使用STM32读取DHT11温湿度传感器数据方法详解

stm32读取DHT11温湿度传感器

  • 一.序言
  • 二.DHT11响应数据格式
  • 三.DHT11通讯过程
  • 3.1 产生起始信号
  • 3.2 读取数据0
  • 3.3 读取数据1
  • DHT11停止信号
  • 四.代码实例
  • 4.1读取DHT11源文件
  • 4.2 读取DHT11头文件
  • 五.结语
  • 5.1 总结整体思路
  • 5.2 对读者的期望
  • 一.序言

    我们知道DHT11是单总线协议,只有一根数据线。
    且内部有个上拉电路(下图)。那么数据线默认就是高电平那接下来就可以讲解主机如何和DHT11通讯的

    图1

    二.DHT11响应数据格式

    读取DHT11的芯片手册,可以知道,DHT11一次完成的数据输出是40bit,高位先出。
    格式:8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据
    +8bi温度整数数据+8bit温度小数数据+8bit校验和
    那是如何校验的的?
    如果数据传输正确则 :校验和数据 = “ 8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据
    +8bi温度整数数据+8bit温度小数数据” 所得结果的末8位
    这样我们读取温湿度传感器数据后,可以通过校验和校验数据,
    如果正确则将数据读取,如果不正确则重新读取。

    三.DHT11通讯过程

    注意的是:这里我们通过总线上高电平的时间来判断是数据 ‘0’,还是数据 ‘1’
    这里先给一个总的通讯过程

    3.1 产生起始信号

    起始信号由高拉低,产生一个下降沿。在保持低电平18ms以上,
    再释放总线(因为内部是上拉电路,所以释放后,总线上高电平)。
    等待DHT11响应,如果DHT11响应,则会拉低数据线80us作为一个响应信号。
    然后释放总线。延时20-40us以后就可以读取DHT11的响应数据。

    3.2 读取数据0

    DHT11将总线拉低50us,表示数据开始传输。DHT11开始发送数据信息。
    如果是数据 ‘0’ 数据线将会被拉高26-28us。这一位数据传输结束。
    下一位数据传输开始,继续拉低50us表示数据开始传输… 直到一次完整的数据(40bit)传输完成。

    3.3 读取数据1

    DHT11将总线拉低50us,表示数据开始传输。DHT11开始发送数据信息。
    如果是数据 ‘1’,则会把总线拉高70us。这一位数据传输结束。

    DHT11停止信号

    因为一次完整的数据是40bi,当最后一bit数据传送完毕后,DHT11拉低总线
    50us,随后总线由上拉电阻拉高进入空闲状态。(可以参考第一个通讯总图)

    四.代码实例

    4.1读取DHT11源文件

    #include "DHT11.h"
    
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;	//后面会改变输入输出状态
    
    static void GPIO_SETOUT(void);
    static void GPIO_SETIN(void);
    static u8 DHT11_Check(void);
    
    /**********************************************
    函数名:static void DHT11_Rst(void)
    参数说明:无
    返回值:无
    函数作用:主机发送开始信号
    ***********************************************/
    static void DHT11_Rst(void)
    {                 
    GPIO_SETOUT();											//配置成输出模式
    GPIO_ResetBits(DHT11_IO,DHT11_PIN); //拉低数据线
    delay_ms(20);    										//拉低至少18ms
    GPIO_SetBits(DHT11_IO,DHT11_PIN); 	//拉高数据线 
    delay_us(30);     									//主机拉高20~40us	
    }
    
    
    /**********************************************
    函数名:u8 DHT11_Init(void)
    参数说明:无
    返回值:u8 ,返回1代表初始化成功,0则失败
    函数作用:配置IO口,并发送开始信号
    ***********************************************/
    u8 DHT11_Init(void){
    	
    //IO口配置	
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);//换IO口需要修改
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DHT11_PIN;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出,如果需要考虑到IC的电流驱动能力时要接上拉电(5K)
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
    GPIO_Init(DHT11_IO,&GPIO_InitStructure);	
    DHT11_Rst();//发送开始信号	
    return DHT11_Check();//检测DHT11的响应
    }
    
    
    /**********************************************
    函数名:static void GPIO_SETOUT(void)
    参数说明:无
    返回值:无
    函数作用:配置IO口为推挽输出模式
    ***********************************************/
    static void GPIO_SETOUT(void)
    {
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出,如果需要考虑到IC的电流驱动能力时要接上拉电阻(5K)
    GPIO_Init(DHT11_IO,&GPIO_InitStructure);
    	
    }
    
    /**********************************************
    函数名:static void GPIO_SETIN(void)
    参数说明:无
    返回值:无
    函数作用:配置IO口为浮空输入模式
    ***********************************************/
    static void GPIO_SETIN(void)
    {
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //浮空输入模式
    GPIO_Init(DHT11_IO,&GPIO_InitStructure);
    }
    
    
    /**********************************************
    函数名:static u8 DHT11_Check(void)
    参数说明:无
    返回值:检测到回应-->返回1,否则0
    函数作用:检测DHT11的响应信号
    ***********************************************/
    static u8 DHT11_Check(void) 	   
    {   
    u8 retry=0;
    GPIO_SETIN();			//设置为输入模式	
    	
    while (!GPIO_ReadInputDataBit(DHT11_IO,DHT11_PIN) && retry<100)//DHT11会拉低80us
     {
    retry++;
    delay_us(1);
     }
    if(retry >= 100)	//超时未响应/未收到开始信号,退出检测
    	return 0;
    else 
    	retry = 0;
    while (GPIO_ReadInputDataBit(DHT11_IO,DHT11_PIN) && retry<100)//DHT11拉低后会再次拉高80us
     {
      retry++;
      delay_us(1);
     }
    if(retry>=100)		//超时,DHT11工作出错,退出检测
    	return 0;
    	
    	return 1;					//设备正常响应,可以正常工作
    }
    
    
    /**********************************************
    函数名:static u8 DHT11_Read_Bit(void)
    参数说明:无
    返回值:返回从DHT11上读取的一个Bit数据
    函数作用:从DHT11上读取一个Bit数据
    ***********************************************/
    static u8 DHT11_Read_Bit(void)
    {
    u8 retry = 0;
    //DHT11的Bit开始信号为50us低电平
    while(GPIO_ReadInputDataBit(DHT11_IO,DHT11_PIN) && retry<100)//等待变为低电平(等待Bit开始信号)
    {
     retry++;
     delay_us(1);
    }
    retry = 0;
    while(!GPIO_ReadInputDataBit(DHT11_IO,DHT11_PIN) && retry<100)//等待变高电平(代表数据开始传输)
    {
     retry++;
     delay_us(1);
    }
    delay_us(30);//等待30us
    //0信号为26-28us,1信号则为70us,所以说超过30us去读取引脚状态就可以知道传输的值了
    if(GPIO_ReadInputDataBit(DHT11_IO,DHT11_PIN)) return 1;
    else return 0;		   
    }
    
    
    /***********************************************************************
    函数名:static u8 DHT11_Read_Byte(void)
    参数说明:无
    返回值:返回从DHT11上读取的一个byte数据
    函数作用:从DHT11上读取一个byte数据
    ************************************************************************/
    static u8 DHT11_Read_Byte(void)    
    {        
    u8 i,dat;
    dat=0;	
    for (i=0;i<8;i++) 
     {
       	dat<<=1; 
    	dat|=DHT11_Read_Bit();
     }	
    	
     return dat;
    }
    
    
    /**************************************************************************
    函数名:u8 DHT11_Read_Data(u8 *temp,u8 *humi)
    参数说明:temp:用于存放温度值(范围:0~50°),humi:用于存放湿度值(范围:20%~90%)
    返回值:1:成功读取数据,0:读取数据出错
    函数作用:从DHT11上读取温湿度数据(这里省略小数值)
    ***************************************************************************/
    u8 DHT11_Read_Data(u8 *temp,u8 *humi)
    {        
    u8 buf[5];
    u8 i;
    DHT11_Rst();
    if(DHT11_Check()==1)	//设备响应正常
    {
     for(i=0;i<5;i++)//读取40位数据
     {
    	buf[i]=DHT11_Read_Byte();
     }
     if((buf[0]+buf[1]+buf[2]+buf[3])==buf[4])//进行校验
    	{
    	 *humi=buf[0];
    	 *temp=buf[2];
    	}
    }
     else return 0;		//设备未成功响应,返回0
    	return 1;					//读取数据成功返回1
    }
    
    

    4.2 读取DHT11头文件

    #ifndef __DHT11_H
    #define __DHT11_H
    #include "stm32f10x.h"
    #include "delay.h"
    
    
    /* 设置GPIO脚,默认为PB1 */
    #define DHT11_IO 		GPIOB
    #define DHT11_PIN		GPIO_Pin_1
    
    /* 初始化函数,如果DHT11存在响应则返回1,否则0 */
    u8 DHT11_Init(void);                                                                                        
    /* 从DHT11读取数据,没有小数部分 */
    u8 DHT11_Read_Data(u8 *temp,u8 *humi);
    
    #endif
    
    

    五.结语

    5.1 总结整体思路

    首先总结一下。我们思路是通过DHT11的芯片手册来了解DHT11的工作原理。
    包括内部电路,数据响应格式,工作时序等。最后根据这些来编写代码。

    5.2 对读者的期望

    我想通过讲解读取DHT11的例子,让读者知道怎么读取芯片手册,如何剖析工作时序。以及如何编写代码,最后期望的是,通过这个例子,让读者能够去举一反三,能够通过芯片手册去自己分析工作时序,编写代码。这对个人能力的提升是非常有帮助的,以后无论遇到什么模块,能够自己独立完成。
    最后,感谢大家的阅读!

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