DHT11温湿度传感器编程思路以及代码的实现

在我们刚开始进入单片机的学习中，练习写传感器的时序是必不可少的，其实我比较推荐大家刚开始练习的时候使用DHT11来练习。

推荐的原因：

1. 因为DHT11的时序简单。
2. DHT11是国产的，全中文的参考手册，不用担心英文看不懂。
3. 功能少，就只有一个测量温湿度的功能。

综上，因此DHT11我认为是非常适合刚开始入门单片机的朋友学习的。

 

那么在使用传感器前，我们必须要先看数据手册，并不需要全部浏览，我们只需要看他重要的点，就OK了。

这就是DHT11温湿度传感器的外观，我们了解一下就好。

 

接下来我们看一起DHT11的参数特性

用红框圈出来的，就是重点，我们必须知道，这个DHT11温湿度传感器的测量范围，以及精度、分辨率。如果超出了这个范围，那么DHT11就不能够使用了。

接下来看一下引脚说明。            我们要注意的是：这个器件使用的是单总线协议是总所周知的了，但是他的供电范围我们也需要了解一下，范围是3.5-5.5v。如果超出这个范围，传感器可能会烧、假如低于这个范围，可能传感器会读出错误的温湿度数据或者压根就罢工了。   因此，我们在使用那些3.3v单片机做编程的时候，就要注意这一点了。

这个是数据手册上显示的DHT11典型的电路连接方法，我们再数据口上要接上一个上拉电阻。供电所使用的为7805的稳压电源，也就是5V。实际上，只要我们满足他的供电电压范围，都是能够工作的。

接下来我们看一下它的数据格式（重点）

        DHT11用的是单总线协议，一次传送40位的数据。     注意了，看到这一句话，也就是说我们每次读取DHT11的数据时，都要一次性读取40次，也就是读取40位。并且数据前16位是与湿度相关的，中间16位是与温度相关的，最后八位是用来校验的，当我们校验成功后，证明这一次的温湿度结果正确的，我们单片机就可以使用这个温湿度值；如果校验不通过，那么就代表我们这次读取出来的温湿度值，是错误的（也许是我们的时序错误了，也许是传感器的问题），我们不进行采样。

        同时呢，商家的数据手册还给出了一个校验数据的示例图，而且还是全中文的，所以说我说的没错吧，这个器件是真的简单到不能再简单了，非常适合新手入门练习如何写时序。

        DHT11的总体通信流程。第一步：主机先发送开始信号，从机会返回一个相应信号进行应答。    第二步：主机信号线拉高准备接收数据。    第三部：开始接收数据（一次接收40位）。

那么这个就是一个人数据读取的一个流程，那么我们每一个流程又应该怎么做呢？

 

步骤一：DHT11 上电后（DHT11 上电后要等待 1S 以越过不稳定状态在此期间不能发送任何指令），测试环境
温湿度数据，幵记录数据，同时 DHT11 的 DATA 数据线由上拉电阻拉高一直保持高电平；此时 DHT11 的
DATA 引脚处于输入状态，时刻检测外部信号。

步骤二：微处理器的 I/O 设置为输出同时输出低电平，且低电平保持时间不能小于 18ms，然后微处理器的 I/O
设置为输入状态，由于上拉电阻，微处理器的 I/O 即 DHT11 的 DATA 数据线也随之变高，等待 DHT11 作
出回答信号，发送信号如图所示：

步骤三：DHT11 的 DATA 引脚检测到外部信号有低电平时，等待外部信号低电平结束，延迟后 DHT11 的 DATA
引脚处于输出状态，输出 80 微秒的低电平作为应答信号，紧接着输出 80 微秒的高电平通知外设准备接
收数据，微处理器的 I/O 此时处于输入状态，检测到 I/O 有低电平（DHT11 回应信号）后，等待 80 微秒
的高电平后的数据接收，发送信号如图所示：
 

步骤四：由 DHT11 的 DATA 引脚输出 40 位数据，微处理器根据 I/O 电平的变化接收 40 位数据，位数据“0”
的格式为： 50 微秒的低电平和 26-28 微秒的高电平，位数据“1”的格式为： 50 微秒的低电平加 70
微秒的高电平。位数据“0”、“1”格式信号如图所示：

（我们可以把这一段的时序理解为，我们主机先把数据线拉低50us，然后延时等待40us，然后再去读取信号线的电平，如果为低电平，则为位“0”；如果为高电平，则为位“1”）。

结束信号：DHT11 的 DATA 引脚输出 40 位数据后，继续输出低电平 50 微秒后转为输入状态，由于上拉电阻随
之变为高电平。但 DHT11 内部重测环境温湿度数据，幵记录数据，等待外部信号的到来。

我们在数据手册上了解的就这么多就可以了。

 

同时，我自己也对DHT11的时序做了一个总结

一. 单片机上点后1s内不读取（不重要）

二. 主机（单片机）发送起始信号：1.主机先拉高data。2.拉低data延迟18ms。
                                3.拉高data（单片机引脚设置为输入）。
                                
三. 从机（DHT11）收到起始信号后进行应答：
        从机拉低data，主机读取到data线被拉低持续80us后从机拉高data线，
        持续80us，直到高电平结束，意味着主机可以开始接受数据。
       
四. 主机开始接收数据：
        1.主机先把data线拉高（io设置为输入）。
        2.从机把data线拉低，主机读取data线电平，直到低电平结束（大约50us）
        从机拉高data线后，延迟40us左右（28~70us之间）主机再次读取data线
        电平，如果为低电平，则为“0”，如果为高电平，则为“1”。
        3.继续重复上述1,2步骤累计40次。

五. data线拉低50us代表读取结束

六. 校验数据

 

那么我们在程序上应该如何设计呢？（这里我的程序是基于stm32微处理器来讲解的，其他单片机也一样的操作，时序都是相同的）

 

准备阶段我们先要有3个函数，数据引脚初始化函数，还有数据引脚切换输入输出方向的函数。

void dht11_init (void )
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  /* Enable  clock */
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA  , ENABLE);
  
  /* Configure Ports */
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

  GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_7);
}

void mode_input(void )
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
}

void mode_output(void )
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
}

接下来我们就再写一个函数，来读取dht11数据即可

unsigned int dht11_read(void)
{
  int i;
  long long val;
  int timeout;

  GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_7);
  delay_us(18000);  //pulldown  for 18ms
  GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_7);
  delay_us( 20 );	//pullup for 30us

  mode_input();

  //等待dht11拉高80us
  timeout = 5000;
  while( (! GPIO_ReadInputDataBit  (GPIOA, GPIO_Pin_7)) && (timeout > 0) ) timeout--;	 //wait HIGH

  //等待dht11拉低80us
  timeout = 5000;
  while( GPIO_ReadInputDataBit (GPIOA, GPIO_Pin_7) && (timeout > 0) ) timeout-- ;	 //wait LOW

#define CHECK_TIME 28

  for(i=0;i<40;i++)
  {
	timeout = 5000;
	while( (! GPIO_ReadInputDataBit  (GPIOA, GPIO_Pin_7)) && (timeout > 0) ) timeout--;	 //wait HIGH

	delay_us(CHECK_TIME);
	if ( GPIO_ReadInputDataBit (GPIOA, GPIO_Pin_7) )
	{
	  val=(val<<1)+1;
	} else {
	  val<<=1;
	}

	timeout = 5000;
	while( GPIO_ReadInputDataBit (GPIOA, GPIO_Pin_7) && (timeout > 0) ) timeout-- ;	 //wait LOW
  }

  mode_output();
  GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_7);

  if (((val>>32)+(val>>24)+(val>>16)+(val>>8) -val ) & 0xff  ) return 0; //校验
    else return val>>8; 

}

只要按照上述的时序步骤来操作，就能够读取出DHT11的温湿度值啦。

同时我们要注意，只有读出来的数据校验通过了，我们才使用这一次的温湿度数据。

还有他读取出来40位数据的数据结构： 8位湿度整数数据+8位湿度小数数据+8位温度整数数据+8位温度小数数据+8位校验位