溫度和濕度是在任何環(huán)境中被監(jiān)控的最常見參數(shù)。有大量的傳感器可供選擇來(lái)測(cè)量溫度和濕度，但最常用的是DHT11，因?yàn)樗哂胁诲e(cuò)的測(cè)量范圍和精度。它還可以與單引腳通信配合使用，因此非常容易與微控制器或微處理器連接。在本教程中，我們將學(xué)習(xí)如何將流行的DHT11傳感器與Raspberry Pi連接，并在16x2 LCD屏幕上顯示溫度和濕度的值。

DHT11傳感器概述：

DHT11傳感器可以測(cè)量具有以下規(guī)格的相對(duì)濕度和溫度

Temperature Range: 0-50°C

Temperature Accuracy: ±2 °C

Humidity Range: 20-90% RH

Humidity Accuracy: ±5 %

DHT11傳感器有模塊形式或傳感器形式。在本教程中，我們使用傳感器的模塊形式，兩者之間的唯一區(qū)別是，在模塊形式中，傳感器有一個(gè)濾波電容器和一個(gè)連接到傳感器輸出引腳的上拉電阻。因此，如果您單獨(dú)使用傳感器，請(qǐng)確保添加這兩個(gè)組件。

DHT11傳感器的工作原理：

DHT11傳感器配有藍(lán)色或白色外殼。在這個(gè)外殼內(nèi)，我們有兩個(gè)重要的組件，可以幫助我們感知相對(duì)濕度和溫度。第一個(gè)組件是一對(duì)電極;這兩個(gè)電極之間的電阻由保濕基板決定。因此，測(cè)得的電阻與環(huán)境的相對(duì)濕度成反比。相對(duì)濕度越高，電阻值越低，反之亦然。另請(qǐng)注意，相對(duì)濕度與實(shí)際濕度不同。相對(duì)濕度測(cè)量空氣中的含水量相對(duì)于空氣中的溫度。

另一個(gè)元件是表面貼裝的NTC熱敏電阻。術(shù)語(yǔ)NTC代表負(fù)溫度系數(shù)，溫度升高時(shí)電阻值將減小

先決條件：

假設(shè)您的樹莓派已經(jīng)使用操作系統(tǒng)刷新并能夠連接到互聯(lián)網(wǎng)。如果沒(méi)有，請(qǐng)先按照樹莓派入門教程進(jìn)行操作，然后再繼續(xù)。

還假設(shè)您可以通過(guò)終端窗口或其他應(yīng)用程序訪問(wèn)您的 pi，通過(guò)這些應(yīng)用程序您可以編寫和執(zhí)行 python 程序并使用終端窗口。

在Raspberry Pi上安裝Adafruit LCD庫(kù)：

溫度和濕度值將顯示在16 * 2 LCD顯示屏上。Adafruit 為我們提供了一個(gè)庫(kù)，可以在 4 位模式下輕松操作此 LCD，因此讓我們通過(guò)打開終端窗口 Pi 并按照以下步驟將其添加到我們的樹莓派中。

第 1 步：使用以下行在樹莓派上安裝 git。Git允許您克隆 Github 上的任何項(xiàng)目文件，并在 Raspberry pi 上使用它。我們的庫(kù)在 Github 上，所以我們必須安裝 git 才能將該庫(kù)下載到 pi 中。

apt-get install git

第 2 步：以下行鏈接到存在庫(kù)的 GitHub 頁(yè)面，只需執(zhí)行該行即可克隆 Pi 主目錄上的項(xiàng)目文件

git clone git://github.com/adafruit/Adafruit_Python_CharLCD

第 3 步：使用以下命令更改目錄行，進(jìn)入我們剛剛下載的項(xiàng)目文件。命令行如下

cd Adafruit_Python_CharLCD

第 4 步：目錄中會(huì)有一個(gè)名為 setup.py 的文件，我們必須安裝它，以安裝庫(kù)。使用以下代碼安裝庫(kù)

sudo python setup.py install

也就是說(shuō)，庫(kù)應(yīng)該已成功安裝。現(xiàn)在同樣，讓我們繼續(xù)安裝同樣來(lái)自Adafruit的DHT庫(kù)。

在Raspberry Pi上安裝Adafruit DHT11庫(kù)：

DHT11傳感器采用單線制原理。溫度和濕度值由傳感器檢測(cè)，然后作為串行數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)輸出引腳傳輸。然后，我們可以通過(guò)使用MCU/MPU上的I/O引腳來(lái)讀取這些數(shù)據(jù)。要了解如何讀取這些值，您必須通讀DHT11傳感器的數(shù)據(jù)表，但現(xiàn)在為了簡(jiǎn)單起見，我們將使用一個(gè)庫(kù)與DHT11傳感器進(jìn)行通信。

Adafruit 提供的 DHT11 庫(kù)也可用于DHT11、DHT22和其他單線溫度傳感器。安裝 DHT11 庫(kù)的過(guò)程也類似于安裝 LCD 庫(kù)的步驟。

cd Adafruit_Python_DHTsudo apt-get install build-essential python-devsudo python setup.py install

完成后，您將在我們的樹莓派上成功安裝這兩個(gè)庫(kù)?，F(xiàn)在我們可以繼續(xù)進(jìn)行硬件連接。

電路圖：

下面給出了將DH11與Raspberry Pi連接的完整電路圖，它是使用Fritzing構(gòu)建的。遵循連接并建立電路

LCD和DHT11傳感器均采用+5V電源供電，因此我們使用Raspberry Pi上的5V引腳為兩者供電。DHT11傳感器的輸出引腳上使用值為1k的上拉電阻，如果您使用的是模塊，則可以避免使用此電阻。

在LCD的Vee引腳上增加了一個(gè)10k的微調(diào)器電位器，以控制LCD的對(duì)比度水平。除此之外，所有連接都非常簡(jiǎn)單。但是記下您使用哪些 GPIO 引腳來(lái)連接引腳，因?yàn)槲覀兊某绦驅(qū)⑿枰Ｏ旅娴膱D表應(yīng)該允許您計(jì)算出 GPIO 引腳編號(hào)。

使用圖表并根據(jù)電路圖進(jìn)行連接。我使用面包板和跳線進(jìn)行連接。由于我使用了DHT11模塊，因此我將其直接連接到Raspberry Pi。我的硬件如下所示

DHT11傳感器的Python編程：

我們必須編寫一個(gè)程序來(lái)從DHT11傳感器讀取溫度和濕度值，然后在LCD上顯示相同的值。由于我們已經(jīng)下載了LCD和DHT11傳感器的庫(kù)，因此代碼應(yīng)該非常簡(jiǎn)單。python 完整程序可以在本頁(yè)末尾找到，但您可以進(jìn)一步閱讀以了解該程序的工作原理。

我們必須將LCD庫(kù)和DHT11庫(kù)導(dǎo)入我們的程序才能使用與之相關(guān)的功能。由于我們已經(jīng)將它們下載并安裝在我們的 Pi 上，因此我們可以簡(jiǎn)單地使用以下行來(lái)導(dǎo)入它們。我們還導(dǎo)入時(shí)間庫(kù)以使用延遲功能。

import time #import time for creating delay

import Adafruit_CharLCD as LCD #Import LCD library

import Adafruit_DHT #Import DHT Library for sensor

接下來(lái)，我們必須指定傳感器連接到哪些引腳以及使用哪種類型的溫度傳感器。變量sensor_name分配給Adafruit_DHT。DHT11，因?yàn)槲覀冊(cè)谶@里使用 DHT11 傳感器。傳感器的輸出引腳連接到樹莓派的 GPIO 17，因此我們將 17 分配給sensor_pin變量，如下所示。

sensor_name = Adafruit_DHT.DHT11 #we are using the DHT11 sensor

sensor_pin = 17 #The sensor is connected to GPIO17 on Pi

同樣，我們還必須定義LCD連接到哪些GPIO引腳。在這里，我們?cè)? 位模式下使用 LCD，因此我們將有四個(gè)數(shù)據(jù)引腳和兩個(gè)控制引腳連接到 pi 的 GPIO 引腳。此外，如果我們也希望控制背光，您可以將背光引腳連接到 GPIO 引腳。但是現(xiàn)在我不使用它，所以我為它分配了 0。

lcd_rs = 7 #RS of LCD is connected to GPIO 7 on PI

lcd_en = 8 #EN of LCD is connected to GPIO 8 on PI

lcd_d4 = 25 #D4 of LCD is connected to GPIO 25 on PI

lcd_d5 = 24 #D5 of LCD is connected to GPIO 24 on PI

lcd_d6 = 23 #D6 of LCD is connected to GPIO 23 on PI

lcd_d7 = 18 #D7 of LCD is connected to GPIO 18 on PI

lcd_backlight = 0 #LED is not connected so we assign to 0

我們從 Adafruit 下載的 LCD 庫(kù)可用于所有類型的特色 LCD 顯示器。在我們的項(xiàng)目中，我們使用 16*2 LCD 顯示屏，因此我們?cè)谧兞恐刑岬搅诵袛?shù)和列數(shù)，如下所示。

lcd_columns = 16 #for 16*2 LCD

lcd_rows = 2 #for 16*2 LCD

現(xiàn)在，我們已經(jīng)聲明了LCD引腳以及LCD的行數(shù)和列數(shù)，我們可以使用以下行初始化LCD顯示，該行將所有必需的信息發(fā)送到庫(kù)。

lcd = LCD.Adafruit_CharLCD(lcd_rs, lcd_en, lcd_d4, lcd_d5, lcd_d6, lcd_d7,

lcd_columns, lcd_rows, lcd_backlight) #Send all the pin details to library

為了啟動(dòng)程序，我們使用 lcd.message（） 函數(shù)顯示一條小的介紹消息，然后延遲 2 秒以使消息可讀。用于在 2 上打印德·行命令 n 可以使用如下所示

lcd.message('DHT11 with Pi n -CircuitDigest') #Give a intro message

time.sleep(2) #wait for 2 secs

最后，在我們的while循環(huán)中，我們應(yīng)該從傳感器讀取溫度和濕度的值，并每2秒在LCD屏幕上顯示一次。while循環(huán)中的完整程序如下所示

while 1: #Infinite Loop

濕度， 溫度 = Adafruit_DHT.read_retry（sensor_name， sensor_pin） 從傳感器#read并將各自的值保存在溫度和濕度變量中

lcd.clear() #Clear the LCD screen

lcd.message ('Temp = %.1f C' % temperature) # Display the value of temperature

lcd.message ('nHum = %.1f %%' % humidity) #Display the value of Humidity

time.sleep(2) #Wait for 2 sec then update the values

我們可以使用下面的這一行輕松地從傳感器獲取溫度和濕度值。如您所見，它返回兩個(gè)存儲(chǔ)在可變濕度和溫度中的值。sensor_name和sensor_pin詳細(xì)信息作為參數(shù)傳遞;這些值在程序開始時(shí)更新

濕度，溫度 = Adafruit_DHT.read_retry（sensor_name， sensor_pin）

要在LCD屏幕上顯示變量名稱，我們可以使用&d，%c等標(biāo)識(shí)符。在這里，由于我們顯示的浮點(diǎn)數(shù)在小數(shù)點(diǎn)后只有一個(gè)數(shù)字，我們使用標(biāo)識(shí)符 %.1f 來(lái)顯示可變溫度和濕度中的值

lcd.message ('Temp = %.1f C' % temperature)

lcd.message ('nHum = %.1f %%' % humidity)

使用樹莓派測(cè)量濕度和溫度：

按照電路圖進(jìn)行連接并安裝所需的庫(kù)。然后啟動(dòng)本頁(yè)末尾給出的 python 程序。您的LCD應(yīng)顯示介紹消息，然后顯示當(dāng)前溫度和濕度值，如下圖所示。

如果您發(fā)現(xiàn)LCD沒(méi)有顯示任何內(nèi)容，請(qǐng)檢查python shell窗口是否顯示任何錯(cuò)誤，如果沒(méi)有顯示錯(cuò)誤，請(qǐng)?jiān)俅螜z查您的連接并調(diào)整電位計(jì)以改變LCD的對(duì)比度水平，并檢查屏幕上是否有任何內(nèi)容。

#Program to read the values of Temp and Hum from the DHT11 sensor and display them on the LCD

import time #import time for creating delay

import Adafruit_CharLCD as LCD #Import LCD library

import Adafruit_DHT #Import DHT Library for sensor


sensor_name = Adafruit_DHT.DHT11 #we are using the DHT11 sensor

sensor_pin = 17 #The sensor is connected to GPIO17 on Pi



lcd_rs = 7 #RS of LCD is connected to GPIO 7 on PI

lcd_en = 8 #EN of LCD is connected to GPIO 8 on PI

lcd_d4 = 25 #D4 of LCD is connected to GPIO 25 on PI

lcd_d5 = 24 #D5 of LCD is connected to GPIO 24 on PI

lcd_d6 = 23 #D6 of LCD is connected to GPIO 23 on PI

lcd_d7 = 18 #D7 of LCD is connected to GPIO 18 on PI

lcd_backlight = 0 #LED is not connected so we assign to 0


lcd_columns = 16 #for 16*2 LCD

lcd_rows = 2 #for 16*2 LCD


lcd = LCD.Adafruit_CharLCD(lcd_rs, lcd_en, lcd_d4, lcd_d5, lcd_d6, lcd_d7,

lcd_columns, lcd_rows, lcd_backlight) #Send all the pin details to library


lcd.message('DHT11 with Pi n -CircuitDigest') #Give a intro message


time.sleep(2) #wait for 2 secs


while 1: #Infinite Loop



humidity, temperature = Adafruit_DHT.read_retry(sensor_name, sensor_pin) #read from sensor and save respective values in temperature and humidity varibale

lcd.clear() #Clear the LCD screen

lcd.message ('Temp = %.1f C' % temperature) # Display the value of temperature

lcd.message ('nHum = %.1f %%' % humidity) #Display the value of Humidity


time.sleep(2) #Wait for 2 sec then update the values