代码收藏家 DHT11数字温湿度传感器驱动开发详解（进阶篇）| STM32零基础开发第88步实践解析
| 主题 | 内容 | 教学目的/扩展视频 |
|---|---|---|
| DHT11芯片 | 电路连接，手册分析。驱动程序，读出数据。 | 能读出温湿度值即可。 |
师从洋桃电子，杜洋老师
📑文章目录
▲ 回顾上期🔍DHT11数字温湿度传感器驱动开发全解析（上） | 零基础入门STM32第八十六步
▲ 回顾上期🔍DHT11数字温湿度传感器驱动开发全解析（中） | 零基础入门STM32第八十七步
一、硬件接口与通信原理
1.1 硬件连接拓扑
| 引脚 | 连接目标 | 说明 |
|---|---|---|
| VDD | 3.3V电源 | 供电范围3-5.5V DC |
| DATA | PA15 | 单总线双向通信引脚 |
| GND | 系统GND | 电源参考地 |
1.2 单总线通信时序
MCU
DHT11
拉低总线≥18ms（起始信号）
80μs低电平响应
发送40bit数据包
数据格式：湿度整数(8b)+湿度小数(8b)+温度整数(8b)+温度小数(8b)+校验和(8b)
数据校验与解析
MCU
DHT11
二、驱动代码深度解析（dht11.c）
2.1 GPIO模式切换
// 设置为推挽输出模式
void DHT11_IO_OUT(void) {
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = DHT11_IO;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; // 推挽输出
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; // 高速模式
GPIO_Init(DHT11PORT, &GPIO_InitStruct);
}
// 设置为上拉输入模式
void DHT11_IO_IN(void) {
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = DHT11_IO;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; // 上拉输入
GPIO_Init(DHT11PORT, &GPIO_InitStruct);
}
设计要点：
2.2 起始信号生成
void DHT11_RST(void) {
DHT11_IO_OUT(); // 切换输出模式
GPIO_ResetBits(DHT11PORT, DHT11_IO); // 拉低总线
delay_ms(20); // 保持低电平20ms（手册要求≥18ms）
GPIO_SetBits(DHT11PORT, DHT11_IO); // 释放总线
delay_us(30); // 等待20-40us
}
时序控制：
2.3 单bit数据读取
u8 Dht11_ReadBit(void) {
u8 retry = 0;
// 等待50us低电平起始信号
while(GPIO_ReadInputDataBit(DHT11PORT,DHT11_IO) && retry<100) {
retry++;
delay_us(1);
}
retry = 0;
// 等待高电平到来
while(!GPIO_ReadInputDataBit(DHT11PORT,DHT11_IO) && retry<100) {
retry++;
delay_us(1);
}
delay_us(40); // 关键采样点
return GPIO_ReadInputDataBit(DHT11PORT,DHT11_IO) ? 1 : 0;
}
解码原理：
2.4 单字节数据读取
u8 Dht11_ReadByte(void) {
u8 i, dat = 0;
for(i=0; i<8; i++) {
dat <<= 1; // 高位先出
dat |= Dht11_ReadBit();
}
return dat;
}
位操作逻辑：
- 左移操作保留高位
- 按位或操作累积数据位
- 循环8次组成完整字节
2.5 完整数据读取流程
u8 DHT11_ReadData(u8 *h) {
u8 buf[5];
DHT11_RST(); // 发送起始信号
if(Dht11_Check() == 0) { // 检测传感器响应
for(int i=0; i<5; i++) { // 读取5字节数据
buf[i] = Dht11_ReadByte();
}
// 校验和验证
if((buf[0]+buf[1]+buf[2]+buf[3]) == buf[4]) {
h[0] = buf[0]; // 湿度整数部分
h[1] = buf[2]; // 温度整数部分
return 0; // 成功标志
}
}
return 1; // 失败标志
}
数据格式解析：
| 字节 | 数据内容 | 数值范围 |
|---|---|---|
| 0 | 湿度整数 | 20-90%RH |
| 1 | 湿度小数 | 固定为0 |
| 2 | 温度整数 | 0-50℃ |
| 3 | 温度小数 | 固定为0 |
| 4 | 校验和 | 前四字节和 |
三、关键优化策略
3.1 时序精度提升
// 使用硬件定时器替代delay_us
void Delay_us(uint16_t us) {
TIM2->CNT = 0;
while(TIM2->CNT < us);
}
3.2 错误重试机制
u8 DHT11_ReadData(u8 *h) {
u8 retry = 3;
while(retry--) {
// ...读取逻辑...
if(校验成功) return 0;
delay_ms(100); // 重试间隔
}
return 1;
}
3.3 数据滤波处理
#define FILTER_SIZE 5
u8 filter_buf[FILTER_SIZE][2];
void DHT11_Filter(u8 *h) {
static u8 index = 0;
// 存储当前值
filter_buf[index][0] = h[0];
filter_buf[index][1] = h[1];
index = (index+1) % FILTER_SIZE;
// 排序取中值
// ...实现排序算法...
}
四、典型应用场景
是
否
是
否
上电初始化
OLED显示标题
DHT11初始化成功?
显示温湿度模板
显示错误信息
循环读取数据
读取成功?
更新显示数据
显示读取错误
五、开发注意事项
- 电源稳定性：建议并联100nF陶瓷电容
- 信号线长度：超过20米需增加屏蔽措施
- 采样间隔：严格≥1秒（手册要求）
- 环境适应：
- 避免冷凝环境
- 远离发热元件
- 防止化学污染
六、相关资源
[1] 洋桃电子B站课程-STM32入门100步
[2] STM32官方文档手册
[3] STM32F103固件函数库用户手册（中文）
[4] DHT11说明书（中文）
[5] DHT11温湿度显示程序
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📌 下期预告：下一期将探讨加速度传感器，欢迎持续关注！
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实测开发版：洋桃1号开发版（基于STM32F103C8T6）
更新日志：v1.0 初始版本（2025-03-30）
作者：触角01010001
