DHT11温湿度采集与阈值报警 Verilog Quartus

名称：DHT11温湿度采集与阈值报警 Verilog Quartus

软件：Quartus

语言：Verilog

功能介绍

本设计使用 Verilog 实现 DHT11 温湿度采集与显示报警功能，工程以 DHT11_ctrl 为顶层，包含传感器驱动和显示控制逻辑。顶层通过双向数据端口连接 DHT11，并接收低电平有效的系统复位信号。 采集到的温度和湿度数据显示在数码管上；温度、湿度阈值可分别通过拨码开关输入。设计将实际值与相应阈值比较，当实际温度或湿度超过设定值时，分别驱动温度或湿度 LED 报警指示。八路数码管输出分别用于显示实际湿度、实际温度及两项阈值的十位和个位。

运行环境

语言：Verilog；开发软件：Quartus。工程提供 Quartus 项目文件、管脚分配文件及已编译输出文件。

设计思路

设计以 DHT11 单总线通信为输入，分为传感器采集、数据显示与报警控制两部分。传感器驱动模块依据 DHT11 时序读取数据帧并输出温度和湿度数值，顶层模块将采集结果连接到显示控制逻辑。 显示控制部分把实际温湿度及拨码开关设定的温度、湿度阈值分别拆分为十位和个位，并转换为数码管段码。实际温度或湿度高于各自设定阈值时，对应 LED 报警输出有效，便于同时观察测量值、阈值和报警状态。

模块结构

工程顶层为 DHT11_ctrl，连接 dht11 传感器驱动模块与 dis_HEX 显示、阈值比较模块。dht11 负责通过单总线采集并解析温湿度数据；dis_HEX 接收测量值和设定阈值，完成数码管显示编码及 LED 报警输出。

开发板验证

工程包含 DE70.qsf 与 DHT11_ctrl.qsf 管脚分配文件，可用于将设计连接到开发板上的时钟、DHT11 数据端口、拨码开关、LED 与数码管。顶层提供温湿度阈值设置、温湿度报警及八位数码管显示接口。

演示视频

通过演示视频查看 DHT11 温湿度采集、数码管显示与阈值报警的运行效果。

仿真图/仿真说明/设计文档图片

文档配有工程结构、程序编译、RTL 图、管脚分配和 Testbench 仿真相关图片，可辅助了解设计层次与验证流程。

部分代码

以下展示顶层模块 DHT11_ctrl 的部分代码，完整源码请下载压缩包查看。

module DHT11_ctrl(
    input clk,          // 系统时钟: 50MHz
    input i_rst_n,      // 系统复位: 低电平有效
    inout io_data,      // DHT11单总线数据端口: 双向IO

    input [6:0]set_temp,// 拨码开关设置的温度报警阈值 (0-99)
    input [6:0]set_humi,// 拨码开关设置的湿度报警阈值 (0-99)

    output LED_temp,    // 温度报警指示灯: 高电平亮，当实际温度 > 阈值时触发
    output LED_humi,    // 湿度报警指示灯: 高电平亮，当实际湿度 > 阈值时触发

    // 数码管段选输出 (共阳极编码，低电平点亮段)
    output [7:0] HEX0,  // 实际湿度 - 个位
    output [7:0] HEX1,  // 实际湿度 - 十位
    output [7:0] HEX2,  // 实际温度 - 个位
    output [7:0] HEX3,  // 实际温度 - 十位

    output [7:0] HEX4,  // 湿度阈值 - 个位
    output [7:0] HEX5,  // 湿度阈值 - 十位
    output [7:0] HEX6,  // 温度阈值 - 个位
    output [7:0] HEX7   // 温度阈值 - 十位
);

// 内部连线：用于连接传感器驱动模块输出的温湿度原始数据
wire [7:0] temp_data;   // 采集到的8位温度数据
wire [7:0] humi_data;   // 采集到的8位湿度数据

//---------------------------------------------------------
// 实例化：DHT11 传感器驱动模块
// 功能：按照DHT11时序协议从传感器读取40位数据，并解析出温湿度。
//---------------------------------------------------------
dht11 i_dht11(
    .i_clk   (clk),       // 输入时钟
    .i_rst_n (i_rst_n),   // 复位信号
    .io_data (io_data),   // 双向数据总线
    .o_temp  (temp_data), // 输出解析后的温度
    .o_humi  (humi_data)  // 输出解析后的湿度
);

//---------------------------------------------------------
// 实例化：显示与报警控制模块
// 功能：1. 将温湿度数据拆分为十位和个位；
//       2. 进行阈值比较，驱动LED报警；
//       3. 将数值转换为数码管7段码显示。
//---------------------------------------------------------
dis_HEX i_dis_HEX(
    .clk      (clk),       // 输入时钟
    .temp     (temp_data), // 实时温度输入
    .humi     (humi_data), // 实时湿度输入
    .set_temp (set_temp),  // 预设温度阈值
    .set_humi (set_humi),  // 预设湿度阈值
    .LED_temp (LED_temp),  // 温度报警输出
    .LED_humi (LED_humi),  // 湿度报警输出
    // 数码管显示输出
    .HEX0     (HEX0),      // 湿度个位显示
    .HEX1     (HEX1),      // 湿度十位显示
    .HEX2     (HEX2),      // 温度个位显示
    .HEX3     (HEX3),      // 温度十位显示
    .HEX4     (HEX4),      // 湿度阈值个位显示
    .HEX5     (HEX5),      // 湿度阈值十位显示
    .HEX6     (HEX6),      // 温度阈值个位显示
    .HEX7     (HEX7)       // 温度阈值十位显示
);

endmodule

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