实操目的1.通过实操训练，进一步加强对三相异步电动机控制电路图的阅读能力。实操内容及其步骤1.检查各个电器的型号和规格是否符合要求；2.按使用的变频器说明书提供的电路图进行接线；3.检查接线无误后，通电进行调速，并注意观察三相异步电动机的转速变化情况；4.实操结束后，要进行归纳总结，写出实操报告。......
2025-09-29
实战教程：现场端采集电路
【摘要】：现场端采集信号主要感测空气的温度和湿度以及土壤的温度和湿度，针对空气温度和湿度监测，选择数字温湿度传感器DHT11。DHT11引脚说明：1脚VDD：供电电源3～5.5V DC。图19-8给出DHT11电路连接原理。③温度测量范围：-40～123.8℃。图19-8所示为现场端数据采集电路原理图，其中果苗生长所需要空气温度和湿度数据被传感器DHT11感知，土壤温度和湿度数据被SLHT5-1感知，通过单片机P1口和P3口读入感知数据并计算空气和土壤的温湿度值。图19-8 现场端数据采集电路原理图
现场端采集信号主要感测空气的温度和湿度以及土壤的温度和湿度，针对空气温度和湿度监测，选择数字温湿度传感器DHT11。
DHT11是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与稳定性。传感器由一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件组成，DHT11与单片机连接采用单线制串行接口，系统集成简单快捷，信号传输距离20m以上，具有4针单排引脚封装。DHT11实物图如图19-5所示。
DHT11引脚说明：
1脚VDD：供电电源3～5.5V DC。
2脚DATA：串行数据，单总线。
3脚NC：空脚，悬空。
4脚GND：接地，电源负极。
DHT11上电后，要等待1s以越过不稳定状态，在此期间无需发送任何指令，电源和地端之间可以增加一个100nF的电容，用于电源去耦滤波。DATA用于单片机与DHT11之间的通信和同步，采用单总线数据格式，一次通信时间4ms左右，数据分小数部分和整数部分，完成的数据传输为40位，高位先出。
图19-5 DHT11实物图
数据格式：8位温度整数数据+8位湿度小数数据+8位温度整数数据+8位温度小数数据+8位校验和。
数据传输正确时校验和数据等于8位温度整数数据+8位湿度小数数据+8位温度整数数据+8位温度小数数据所得结果的末8位。单片机发送一次开始信号后，DHT11从低功耗模式转换到高速模式，等待单片机开始信号结束后，DHT11发送响应信号，送出40位数据，并触发一次信号采集，用户可以选择读取部分数据，从模式下DHT11接收到开始信号触发一次温湿度采集，如果没有接收到主机发送开始信号，DHT11不会主动进行温湿度采集，采集数据后转换到低速模式。通信过程如图19-6所示。
图19-6 DHT11通信过程
总线空闲状态为高电平，主机把总线拉低等待DHT11响应，拉低时间必须大于18ms，保证DHT11检测到起始信号。DHT11接收到主机的开始信号后，等待主机开始信号结束，然后发送80μs低电平响应信号。主机发送开始信号结束后延时等待20～40μs后，读取DHT11的响应信号。
若总线为低电平，DHT11发送响应信号，把总线拉高80μs，准备发送数据，每一位数据以50μs低电平时隙开始，如果读取响应信号为高，则DHT11没有响应，检查线路是否连接正确；若最后1位数据传输完成后，DHT11拉低总线50μs，则总线上拉电阻拉高进入空闲状态。图19-8给出DHT11电路连接原理。
SLHT5-1土壤型温湿度探头实物图如图19-7所示。采用原装进口温湿度传感器为核心部件，可直接连接单片机使用。具有非常高的一致性，可完全互换，温度测量精度可达到±4.5%RH。传感器采用接插式分立设计，4芯接插件，便于更换与维护，铜烧结网的防护加强了探头的耐温、耐压、耐损能力，适合于农业温室大棚、花卉、苗圃、草坪等需要检测土壤温湿度环境的场合使用。
SLHT5-1传感器特点：(https://www.chuimin.cn)
①全量程标定，两线数字输出。
②湿度测量范围：0～100%RH。
③温度测量范围：-40～123.8℃。
④湿度测量精度：±4.5%RH。
⑤温度测量精度：±0.5℃。
⑥响应时间：8s（tau63%）。
⑦低功耗80μW（12位测量，1次/s）。
⑧可完全被水浸没。
使用方法：可将探头直接埋入土壤中。
图19-7 SLHT5-1土壤型温湿度探头实物图
接线方式：VCC-红色（电源正极）、GND-黑色（电源负极）、DATA-蓝色（数据）、SCK-时序（黄色）。
图19-8给出SLHT5-1电路连接原理图。
图19-8所示为现场端数据采集电路原理图，其中果苗生长所需要空气温度和湿度数据被传感器DHT11感知，土壤温度和湿度数据被SLHT5-1感知，通过单片机P1口和P3口读入感知数据并计算空气和土壤的温湿度值。其中串行时钟输入SCK用于单片机与传感器之间的通信同步，DATA用于数据的读取。单片机P2口将感知的空气温湿度和土壤温湿度信息通过液晶LCD在现场端实时显示，依据果苗正常生长信息，系统预先设定监测数据合理的门限值范围，若传感器感知的参数信息超过或者低于门限值，则单片机通过P3口控制报警电路，发出警情提示。
图19-8 现场端数据采集电路原理图
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