STM32与DHT11传感器集成使用指南——速成教程

DHT11 是一款常用的数字温湿度传感器，它内部集成了 NTC 温度传感器 和 电容式湿度传感器，并带有 单总线数字输出接口。采集温湿度的原理可以分为两个部分：

一、硬件测量原理

1. 湿度测量

2. 温度测量

二、硬件参数一览表

1. DHT11模组

如下图

DHT11模组：数据线需接上拉电阻（建议 10kΩ）以实现单总线闲置时，其处于高电平状态

2.注意事项

三、数据通信原理（单总线协议）

1. 主机启动信号（MCU → DHT11）

目的：MCU通过输出启动信号唤醒DHT11并触发数据采集；MCU再切换至输入模式等待DHT11的自检测

/****************************************************************************
函数名称：void DHT11_Start(void)
函数参数：无
函数返回值：无
描述：MCU启动DHT11+MCU等待DHT11的数据输入
****************************************************************************/
void DHT11_Start(void)
{
    DHT11_OUT();		//设置为推挽输出模式
    DHT11_DQ_L;			//设置输出模式为0
    Delay_ms(20);       // 拉低至少18ms
    DHT11_DQ_H;			//设置输出模式为1，确保0输出的时间维持在18~30ms之间
    Delay_us(30);       // 拉高 20~40us
    DHT11_IN();         // 切换为输入模式，等待响应
}

2. DHT11自检阶段（DHT11 → MCU）

主机检测到：

1. 数据线被 DHT11 拉低（约 80us）

2. 然后数据线被拉高（约 80us）

这两个阶段构成了完整的 “自检测信号”。

DHT11 的自检测信号就是“80us低 + 80us高”的响应时序

也就是说DHT11在响应阶段一直给MCU发送一个周期为160us的周期信号

主机在发送起始信号后必须正确检测这个过程，否则说明模块未连接或损坏。这个过程是数据传输的关键前提。

目的：DHT11自检测功能，确保DHT11能稳定输出高低电平并且在输出一定时长的高电平后进行数据传输

/****************************************************************************
函数名称：uint8_t DHT11_Check(void)
函数参数：无
函数返回值：返回值：1：失败     0：成功
描述：
	第一个 while：目的是等待DHT11对MCU响应的低电平
	1.在启动信号发出后，若高电平持续时长>=100us，即DHT11未对MCU响应的低电平，DHT11自检失败；返回1
	2.在启动信号发出后，若高电平持续时长<=100us，即DHT11对MCU响应的低电平
	  

	第二个 while：目的是等待DHT11对MCU响应的高电平
	1.在DHT11对MCU响应的低电平后，若低电平持续时长>=100us，即DHT11自检失败；返回1
	2.在DHT11对MCU响应的低电平后，若低电平持续时长<=100us，即DHT11对MCU响应的高电平，自检成功；返回0
****************************************************************************/
uint8_t DHT11_Check(void)
{
    uint8_t retry = 0;
    while(DHT11_READ     &&     retry < 100)  // 等待 DHT11 拉低响应
    {
        retry++;
        Delay_us(1);
    }
    if(retry >= 100) return 1;

    retry = 0;
    while(!DHT11_READ     &&     retry < 100)  // 等待 DHT11 拉高
    {
        retry++;
        Delay_us(1);
    }
    return (retry >= 100) ? 1 : 0;
}

3. 数据传输阶段（DHT11 → MCU）

（1）数据帧分析

DHT11 一次传输共 40 位数据，即 5 个字节，按照如下顺序发送：

数据帧构成：

[ 8位湿度整数 ] + [ 8位湿度小数 ] + [ 8位温度整数 ] + [ 8位温度小数 ] + [ 8位校验和 ]

数据格式说明：

举个例子：

如果 DHT11 发送以下 5 个字节数据（十六进制）：

湿度整数    湿度小数    温度整数    温度小数    校验和
0x19       0x00        0x1A        0x00        0x33

换算后：

湿度：0x19 = 25%RH

温度：0x1A = 26°C

校验：0x19 + 0x00 + 0x1A + 0x00 = 0x33

注意：如果接收到的数据和与校验和不一致，说明本次通信有误，应丢弃本次数据。

（2）数据传输分析

DHT11 的单个位传输时序

每一位数据的时序如下：

/****************************************************************************
函数名称：uint8_t DHT11_Read_Bit(void)，从DHT11的数据线上读取1位数据
函数参数：无；
函数返回值：0：该位数据为0    1：该位数据为1    0XFF:超时，返回错误标志（非法值）
描述：
	第一个 while：目的等待50us的低电平作为数据传输的初始信号
	1.在DHT11自检测成功后，若高电平持续时长>=100us，
	  即为超时，DHT11未对MCU响应的低电平，DHT11未准备发送一个 bit，返回0XFF非法值
	2.在DHT11自检测成功后，若高电平持续时长<=100us，
	  即DHT11未对MCU响应的低电平，（执行下一个while）来确保输入的数据是1还是0

	第二个 while：目的确定高电平信号的持续时间来判断输入的数据是1还是0
	1.等待接收高电平信号，若低电平持续时长>=100us,即为超时,该数据有问题，返回0XFF非法值
	2.等待接收高电平信号，若低电平持续时长<=100us，则接收到到高电平信号，
	  在40us后再次测量此电平信号来确定改位的数据是0还是1，返回0或1
****************************************************************************/
uint8_t DHT11_Read_Bit(void)
{
    uint8_t retry = 0;

    // 1. 等待 DHT11 拉低（开始发送位）
    while(DHT11_READ)
    {
        if (++retry > 100)
            return 0xFF;  // 低电平等待超时
        Delay_us(1);
    }

    // 2. 等待 DHT11 拉高（开始计时）
    retry = 0;
    while(!DHT11_READ)
    {
        if (++retry > 100)
            return 0xFF;  // 高电平等待超时
        Delay_us(1);
    }

    // 3. 延迟 40us 后读取电平判断是 0 还是 1
    Delay_us(40);

    return DHT11_READ ? 1 : 0;
}

进阶整理到一个字节接收

/****************************************************************************
函数名称：uint8_t DHT11_Read_Byte(void)
函数参数：0XFF数据采集失败
函数返回值：无
描述：采集一个字节的数据
****************************************************************************/
uint8_t DHT11_Read_Byte(void)
{	
	uint8_t i, data = 0,bit;
    for(i = 0; i < 8; i++)
    {
		bit = DHT11_Read_Bit();       // 读取一位
        if(bit == 0xFF) return 0xFF;  // 超时错误
        data <<= 1;				      // 左移准备放下一个 bit
        data |= bit;			      // 累加当前 bit 到低位
    }
    return data;
}

关于器件的原理就是这些，剩下的就是基本功了。

完整代码：https://github.com/SusuperPeng/STM32_Commonly_Used_Sensors/tree/STM32-DHT11

作者：<<梅干菜