温湿度传感器

本节课我们来学习温湿度传感器。

实验原理

无论是工业领域还是我们的日常生活，温度和湿度一直都是两个比较重要的指标，DHT11 和 DHT22 是 DHT 系列中使用最广泛的两种传感器。它们有着相同的引脚，用法一致，下图是两者的规格对比：

如果拆下传感器的外壳，其实里面只有一个 NTC 热敏电阻和一个湿度传感元件。

湿度传感部件有两个电极，中间有一个保湿基底（通常是盐或导电塑料聚合物）。随着湿度的升高，基板吸收水蒸气，导致离子的释放和两个电极之间电阻的降低。电阻的变化与湿度成正比，可以测量湿度来估计相对湿度。

DHT11 与 DHT22 还包括用于测量温度的 NTC（热敏电阻）。热敏电阻是一种电阻随温度变化的电阻器。从技术上讲，所有电阻器都是热敏电阻，因为它们的电阻随温度略有变化，但这种变化通常非常小，难以测量。热敏电阻的设计使其电阻随温度而急剧变化（每度 100Ω 或更大），而且电阻随着温度的升高而减小。

DHT11 和 DHT22 传感器的连接都相对简单。它们有四个引脚：

• VCC：传感器供电引脚，建议使用 5V 电源。使用 5V 电源，传感器可以放置在 20 米外。在 3.3V 电源电压下，传感器可以放置在 1 米外；
• Data：通过串行数据输出温度和湿度；
• NC：Not connected，无连接；
• GND：接地；

硬件电路设计

物料清单（BOM 表）：

材料名称	数量
LCD1602 液晶屏 IIC	1
DHT11 温湿度传感器	1
杜邦线(跳线)	若干
面包板	1

将材料按照下图相连:

软件程序设计

本实验通过 DHT11 读取当前环境的温湿度，并将其打印在 LCD1602 屏幕与串口监视器中。我们这个实验会直接调用 DHT 与 LCD1602 I2C 的第三方库，因此，需要提前在 Arduino IDE 中安装 DHT sensor library 与 LiquidCrystal I2C 第三方库

我们可以先把读取到的数据打印在串口监视器中，代码如下：

#include <DHT.h>
 
 
// 初始化 DHT 对象
DHT dht(13, DHT11);
 
void setup() {
  Serial.begin(9600); 
  dht.begin();
}
 
void loop() {
  // 读取湿度
  float humid = dht.readHumidity();
  // 读取温度
  float temp = dht.readTemperature();

  // 显示内容
  Serial.print("湿度: ");
  Serial.print(humid);
  Serial.print("% 温度: ");
  Serial.print(temp);
  Serial.println("°C ");
  delay(2000);
}

最后，我们就可以把从传感器中读取到的数据显示在 LCD1602 屏幕上，代码如下：

#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#include <DHT.h>


// 声明 LCD1602 I2C 对象
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);

// 初始化 DHT 对象
DHT dht(13, DHT11);


void setup()
{
  // 初始化 LCD 对象
  lcd.init();
  // 打开背光
  lcd.backlight();

  // 设置串口通信波特率
  Serial.begin(9600); 
  
  // 初始化 dht 对象
  dht.begin();
}

void loop(){
  // 读取湿度
  float humid = dht.readHumidity();
  // 读取温度
  float temp = dht.readTemperature();

  // 显示内容
  Serial.print("湿度: ");
  Serial.print(humid);
  Serial.print("% 温度: ");
  Serial.print(temp);
  Serial.println("°C ");

  // 清屏
  lcd.clear();
  // 打印内容在 LCD1602 上
  lcd.print("temp: ");
  lcd.print(temp);
  // 输出度数符号
  lcd.write(0xdf);  // 也可以写成 lcd.print(char(223))
  lcd.print(char(223));
  lcd.print("C");
  // 换行
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("humid: ");
  lcd.print(humid);
  lcd.print("%");

  delay(2000);
}

提示

大多数 LCD1602 的 HD44780 控制器 内置了 ° 符号，其字符编码为 十进制 223（十六进制 0xDF），可以直接输出。