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风筝

发表于: 2018-8-16 22:28:09 | 显示全部楼层

楼主

本篇文章主要介绍如何使用PIC单片机从DHT11读取湿度和温度，并将其显示在LCD显示屏上。在这个例子中，我们使用的单片机型号是PIC16F628A。

所需的内容

要完成此项目，您需要以下内容：

● 使用安装有Microchip MPLAB X IDE和XC8 v1.34编译器的计算机。

● PIC16F628单片机

● LCD（HD4480或类似产品）

● DHT11传感器

● PICkit3烧写器

● 面包板和一些连接导线。

简介

DHT11是一个湿度和温度传感器，使用一根导线发送40位数据。前16位是湿度的整数和小数，接下来的16位是整数和温度的分数，最后8位是校验和。

要让DHT11和MCU相互通讯，需要同步它们。为了使它们同步，MCU在数据引脚上发送一个20us高脉冲的启动信号。在脉冲之后，MCU等待接收数据。在软件中，我们必须改变数据引脚的方向。您可以采用4引脚和3引脚布局的传感器，但我们使用的是3引脚版本。两者的性能没有区别，多余的引脚没有连接到任何东西。

硬件

制作小工具时要做的第一件事就是制作一个方块图。通过这种方式，您可以忽略您想要的以及您想要的方式。这是我们的小工具的框图：

◼ 我们希望DHT11将数据发送到MCU。

◼ 我们希望MCU处理数据并将其显示在LCD上。

◼ 我们希望能够使用ICSP对MCU进行编程。

原理图布局

原理图布局分为块：

Powerblock - 将电源调节到5伏。它使用的是LM7805。

ICSP - 这是一个1x5引脚接头，连接到MCU的编程引脚。我们使用此插头对MCU进行编程。

DHT11 - 这是一个1x3引脚接头，用于固定传感器。中间引脚连接到MCU，用于数据传输。

MCU - 这是PIC16F628A，它从DHT11接收数据并将其显示在LCD上

LCD - 这是一个16x02 LCD，显示湿度和温度。

我们正在使用MCU的内部4MHz振荡器。因此，电路中没有晶体或陶瓷谐振器。

软件

安装XC8编译器时，还安装了一些头文件和源文件。在本篇文章中，我们使用了XC8编译器附带的LCD文件：XLCD.H和一堆源文件。为了使事情变得更容易，我将所有源文件复制到一个文件中。在我的Ubuntu安装中，我找到了XLCD源文件：

/opt/microchip/xc8/v1.34/sources/pic18/plib/XLCD

复制代码

那里有10个文件，bysyxlcd.c、openxlcd.c、putrxlcd.c等等。我将所有这些文件放在一个文件中，并将其命名为my_xlcd.c。此文件现在包含所有函数。 myxlcd.c文件和xlcd.h文件被复制到项目文件夹中。（xlcd.h文件位于：/opt/microchip/xc8/v1.34/include/plib）。 xlcd.h文件是一个标准文件，需要进行一些编辑。我们需要更改MCU引脚的连接以匹配我们的设置：

/* DATA_PORT defines the port to which the LCD data lines are connected */
#define DATA_PORT PORTB
#define TRIS_DATA_PORT TRISB
/* CTRL_PORT defines the port where the control lines are connected.
* These are just samples, change to match your application.
*/
#define RW_PIN PORTAbits.RA0 /* PORT for RW */
#define TRIS_RW TRISAbits.TRISA0 /* TRIS for RW */
#define RS_PIN PORTAbits.RA1 /* PORT for RS */
#define TRIS_RS TRISAbits.TRISA1 /* TRIS for RS */
#define E_PIN PORTAbits.RA7 /* PORT for D */
#define TRIS_E TRISAbits.TRISA7 /* TRIS for E */

复制代码

这里，定义了LCD和MCU之间的连接。这两个文件没有更多内容。（my_xlcd.h和my_xlcd.c）

接下来是主程序。它开始是一些INCLUDES、配置位、定义、变量和函数原型：

// INCLUDES
#include <stdio.h> // Including Standard Input / Outputlibrary
#include <stdlib.h> // Including Standard library function
#include <xc.h> // Including XC8 compiler library
#include "my_xlcd.h" // Including my custom LCD
// CONFIG
#pragma config FOSC = INTOSCIO // Oscillator Selection bits (INTRC oscillator: I/O function on RA6/OSC2/CLKOUT pin, I/O function on RA7/OSC1/CLKIN)
#pragma config WDTE = OFF // Watchdog Timer Enable bit (WDT disabled)
#pragma config PWRTE = ON // Power-up Timer Enable bit (PWRT enabled)
#pragma config MCLRE = ON // RA5/MCLR pin function select (RA5/MCLR pin function is MCLR)
#pragma config BOREN = ON // Brown-out Reset Enable bit (BOD Reset enabled)
#pragma config LVP = ON // Low-Voltage Programming Enable bit (RB4/PGM pin has PGM function, low-voltage programming enabled)
#pragma config CPD = OFF // Data Code Protection bit (Data memory code protection off)
#pragma config CP = OFF // Code Protection bits (Program memory code protection off)
// DEFINES
#define _XTAL_FREQ 4000000 // Telling the compiler, that we are using 4MHz
#define data PORTAbits.RA2 // Defining RA0 as datapin
#define data_dir TRISAbits.TRISA2 // Definig TRISA0 as dataport
// GLOBAL VARIABLES
char message1[] = "Temp = 00.0 c";
char message2[] = "RH = 00.0 %";
unsigned short TOUT = 0, CheckSum, i;
unsigned short T_Byte1, T_Byte2, RH_Byte1, RH_Byte2;
// PROTOTYES
void init_XLCD(void);
void DelayFor18TCY(void);
void DelayPORXLCD(void);
void DelayXLCD(void);
void Delay10KTCYx(unsigned char);
void StartSignal(void);
unsigned short ReadByte();
unsigned short CheckResponse();

复制代码

然后我们开始写相关函数。为了使LCD与MCU一起工作，我们需要写一些延迟函数。在XLCD.H文件的顶部，声明：

* - 用户必须提供三个延迟例程：

* - DelayFor18TCY()提供18 Tcy的延迟

* - DelayPORXLCD()提供至少15ms的延迟

* - DelayXLCD()提供至少5ms的延迟

我们需要添加第四个延迟函数，Delay10KTCYx

以下是LCD的初始化函数和延迟函数：

// FUNCTIONS
void init_XLCD(void){
OpenXLCD(FOUR_BIT & LINES_5X7); // Sets 4-bit & 5x7 charachters
while(BusyXLCD()); // Checks if LCD is busy
WriteCmdXLCD(0x06); // Moves cursor right
WriteCmdXLCD(0x0C); // Display on, cursor off
}
void DelayFor18TCY(void){ // as it says in the XLCD.H file
NOP(); NOP(); NOP(); NOP(); NOP(); NOP(); NOP();
NOP(); NOP(); NOP(); NOP(); NOP(); NOP(); NOP();
return;
}
void DelayPORXLCD(void){ // as it says in the XLCD.H file
__delay_ms(15);
}
void DelayXLCD(void){ // as it says in the XLCD.H file
__delay_ms(5);
}
void Delay10KTCYx(unsigned char){ // as it says in the XLCD.H file
__delay_ms(10);
}

复制代码

接下来是Start signal、Readbyte和CheckResponse函数：

void StartSignal(){
data_dir = 0; // Sets TRISA2 to output
data = 0; // Set RA2 to LOW
__delay_ms(18); // Waits for 18 ms
data = 1; // Sets RA2 HIGH
__delay_us(20); // Waits for 20 ms
data_dir = 1; // Sets TRISA2 to input
}
unsigned short ReadByte(){
unsigned short num = 0, t;
data_dir = 1; // Sets TRISA2 to input
for (i=0;i<8;i++){ // Start loop
while(!data); // When data is not valid
TMR2 = 0; // Sets TMR2 to 0
T2CONbits.TMR2ON = 1; // Start TMR2 from 0 when a low to high data pulse
while(data); // is detected, and wait until it falls low again
T2CONbits.TMR2ON = 0; // Stop the TMR2 when the data pulse falls low
if(TMR2>40) num |= 1 << (7-i); // If time > 40us, data is 1
}
return num; // Return 8-bit = 1-byte
}
unsigned short CheckResponse(){
TOUT = 0;
TMR2 = 0;
T2CONbits.TMR2ON = 1; // Turn on TMR2
while(!data && !TOUT); // While NOT data and NOT TOUT
if (TOUT) return 0; // Return 0 => OK
else {
TMR2 = 0; // Disable Timer 2
while(data && !TOUT); // While data and NOT TOUT
if(TOUT) return 0; // If Tout = 1 then return 0 => OK
else {
T2CONbits.TMR2ON = 0; // Turn off TMR2
return 1; // Return 1 => NOT OK
}
}
}

复制代码

为了掌握MCU何时发送启动信号，以及当DHT11完成40位时，我们需要一个中断函数：

void interrupt tc_int(void){
if(PIR1bits.TMR2IF){ // If TMR2 to PR2 match Interrupt Flag
TOUT = 1;
T2CONbits.TMR2ON = 0; // Stop timer
PIR1bits.TMR2IF = 0; // Clear TMR0 interrupt flag
}
}

复制代码

最后我们需要main程序：

int main(int argc, char** argv) {
unsigned short check;
TRISB = 0b00000000; // TRISB output
PORTB = 0b00000000; // PORTB low
TRISA = 0b00000001; // TRISA output
PORTA = 0b00000000; // PORTA low
CMCON = 0x07; // Comparators off
// TIMER
INTCONbits.GIE = 1; // Enable global interrupt
INTCONbits.PEIE = 1; // Enable peripheral interrupt
PIE1bits.TMR2IE = 1; // Enable Timer2 interrupt
T2CON = 0; // Prescaler 1:1 and Timer2 is off initially
PIR1bits.TMR2IF = 0; // Clear TMR INT flag bit
TMR2 = 0;
init_XLCD(); // Initialize the LCD
putrsXLCD(" Hello World."); // Welcome text
SetDDRamAddr(0x40); // Move cursor to line 2
putrsXLCD(" I'm alive.");
__delay_ms(250);
do {
__delay_ms(1000);
StartSignal(); // Send the Startsignal
check = CheckResponse(); // Assign check with 0 = OK, or 1 = NOT OK
if(!check) { // OK check = 1 => NOT OK
WriteCmdXLCD(0x01); // Clear screen, set cursor in 0,0
putrsXLCD("No response."); // Write error message
SetDDRamAddr(0x40);
putrsXLCD("Please check.");
}
else { // IF chack = 0 => OK
RH_Byte1 = ReadByte(); // Read first byte
RH_Byte2 = ReadByte(); // Read second byte
T_Byte1 = ReadByte(); // Read third byte
T_Byte2 = ReadByte(); // Read fourth byte
CheckSum = ReadByte(); // Read checksum
// Checks if all bytes is equal to the checksum
if (CheckSum == ((RH_Byte1 + RH_Byte2 + T_Byte1 + T_Byte2) & 0xFF))
{
message1[7] = T_Byte1/10 + 48; // Extract the tens place
message1[8] = T_Byte1 + 48; // Extract the ones place
message1[10]= T_Byte2/10 + 48; // Extract the decimal
message1[11] = 223; // ASCII code for degree symbol
message2[7] = RH_Byte1/10 + 48; // Extract the tens place
message2[8] = RH_Byte1 + 48; // Extract the ones place
message2[10] = RH_Byte2/10 + 48; // Extract the decimal
WriteCmdXLCD(0x01);
putrsXLCD(message1); // Write the temp to LCD
SetDDRamAddr(0x40);
putrsXLCD(message2); // Write the humidity to LCD
}
else { // Checksum is not correct
WriteCmdXLCD(0x01);
putrsXLCD("Checksum error!");
SetDDRamAddr(0x40);
putrsXLCD("Please wait.");
}
}
} while (1); // Do it forever.
}

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以上是使用PIC单片机读取DHT11数据的一种方法。

总结

我们使用PIC16F628A单片机读取DHT11温湿度传感器，然后在LCD上显示温度和湿度。您可以通过一些代码调整以适合您喜欢的MCU。

电梯直达

如何使用PIC16F628A单片机读取DHT11温湿度传感器 [复制链接]

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