的应用STM32与DHT11温湿度传感器的实现

一、DHT11介绍

1、DHT11技术性能特征

工作电压范围：3.3V~5.5V

工作电流：平均0.5mA

输出：单总线数字信号

测量范围：湿度20~90%RH，温度0~50°C

精度：湿度±5%，温度±2°C

分辨率：湿度±1%，温度±1°C

DHT11数字湿度传感器采用单总线数据格式。单个数据引脚端口完成输入输出双向传输。其中数据包由5Byte（40Bit）组成。数据分小数部分和整数部分，一次完整的数据传输为40bit，高位先出。

DHT11的数据格式为：8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bit温度整数数据+8bit温度小数数据+8bit校验和。其中校验和数据为前四个字节相加。传感器数据输出的是未编码的二进制数据。数据（湿度、温度、整数、小数）之间应该分开处理。例如，某次从DHT11读到的数据如图所示：

由以上数据就可得到湿度和温度的值，计算方法：

湿度=byte4.byte3=45.0(%RH)

温度=byte2.byte1=28.0(°C)

校验=byte4+byte3+byte2+byte1=73（校验正确）

二、数据发送流程

首先主机发送开始信号，即：拉低数据线，保持t1（至少18ms）时间，然后拉高数据线t2（20~40us）时间，然后读取DHT11的响应，正常的话，DHT11会拉低数据线，保持t3（40~50us）时间作为响应信号，然后DHT11拉高数据线，保持t4（40~50us）时间后，开始输出数据。

DHT11输出数字‘0’的时序如图：

DHT11输出数字‘1’的时序如图：

硬件连接：

信号线：PG9

//IO方向设置
#define DHT11_IO_IN()  {GPIOG->MODER&=~(3<<(9*2));  GPIOG->MODER|=0<<9*2;}  //PG9输入模
#define DHT11_IN_OUT() {GPIOG->MODER&~=(3<<(9*2));  GPIOG->MODER|=0<<9*2;}  //PG9输出模
//IO操作
#define DHT11_DQ_OUT PGout(9);//数据端口 PG9
#define DHT11_DQ_IN  PGin(9);//数据端口 PG9

三、代码解析

复位：拉低数据线，保持t1（至少18ms）时间，然后拉高数据线t2（20~40us）时间

//复位DHT11
void DHT11_Rst(void)
{
  DHT11_IO_OUT();//SET OUTPUT
  DHT11_DQ_OUT=0;//拉低DQ
  delay-ms(20);//拉低至少18ms
  DHT11_DQ_OUT=1;
  delay_us(30);//主机拉高20~40us
}

等待回应：

//等待DHT11的回应
//返回1：未检测到DHT11的存在
//返回0：存在
u8 DHT11_Check(void)
{
  u8 retry=0;
  DHT11_IO_IN();
  while(DHT11_DQ_IN&&retry<100)//DHT11会拉低40~80us
  {
    retry++;
    delay_us(1);
  }
  if(retry>=100) return 1;
  else retry=0;
  while(!DHT11_DQ_IN&&retry<100)//DHT11拉低后会再次拉高40~80us
  {
    retry++;
    delay_us(1);
  }
  if(retry>=100) return 1;
  return 0;
}

读数据一个bit：

从DHT11读取一个位，返回值：1/0
u8 DHT11_Read_bit(void)
{
  u8 retry=0;
  while(DHT11_DQ_IN&&retry<100)//等待变为低电平
  {
    retry++;
    delay_us(1);
  }
  retry=0;
  while(!DHT11_DQ_IN&&retry<100)//等待变为高电平
  {
    retry++;
    delay_us(1);
  }
  delay_us(40);//等待40us
  if(DHT11_DQ_IN) return 1;
  else return 0;
}

读数据（一个字节）：

//从DHT11读取一个字节
//返回值：读到的数据
u8 DHT11_Read_Byte(void)
{
  u8 i,dat;
  dat=0;
  for(i=0;i<8;i++)
  {
    dat<<=1;
    dat|=DHT11_Read_Bit();
  }
  return dat;
}

解析湿度和温度值：

//从DHT11读取一次数据
//temp：温度值（范围0~50°C）
//humi：湿度值（范围20%~90%）
//返回值：0正常  1：读取失败
u8 DHT11_Read_Data(u8 *temp,u8 *humi)
{
  u8 buf[5];
  u8 i;
  DHT11_Rst();
  if(DHT11_Check()==0)
  {
    for(i=0;i<5;i++)//
    {
      buf[i]=DHT11_Read_Byte();
    }
    if((buf[0]+buf[1]+buf[2]+buf[3])==buf[4])
    {
      *humi=buf[0];
      *temp=buf[2];
    }
  }else return 1;
  return 0;
}

u8 DHT11_Init(void);//初始化DHT11

u8 DHT11_Read_Data(u8 *temp,u8 *hmi);//读取温湿度

u8 DHT11_Read_Byte(void);//读出一个字节

u8 DHT11_Read_Bit(void);//读出一个位

u8 DHT11_Check(void);//检测是否存在DHT11

void DHT11_Rst(void);//复位DHT11

关于串口初始化的配置：

u8 DHT11_Init(void)
{
  GPIO_INitTypeDef GPIO_InitABC;
  
  RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOG,ENABLE);//使能GPIO时钟
  
  GPIO_InitABC.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9;
  GPIO_InitABC.GPIO_Mode=GPIO_Mode_OUT;//普通输出模式
  GPIO_InitABC.GPIO_OType=GPIO_OType_PP;//推挽输出
  GPIO_InitABC.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;//50MHz
  GPIO_InitABC.GPIO_PuPd=GPIO_PuPd_UP;//上拉
  GPO_Init(GPIOG,&GPIO_InitABC);//初始化
  
  DHT11_Rst();
  return DHT11_Check();
}