详解DHT11温湿度传感器的原理及驱动程序

一．简介

DHT11作为一款低价、入门级的温湿度传感器，常用于我们的单片机设计实例中;它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。
DHT11为 4 针单排引脚封装，如下图，采用单线制串行接口，只需加适当的上拉电阻，信号传输距离可达20米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。

二．传感器参数

1.DHT11电气参数如下：
型号 测量范围 测湿精度 测温精度 分辨率 封装

2.引脚定义

3.典型电路
DHT11的供电电压为 3－5.5V，电源引脚（VDD，GND）之间可增加一个100nF 的电容，用以去耦滤波。DATA引脚并联一个5K以上的上拉电阻，增强信号的抗干扰额能力。传感器上电后，要等待 1s 以越过不稳定状态在此期间无需发送任何指令。

三．传感器控制时序

1.数据格式
DATA 用于微处理器与 DHT11之间的通讯和同步,采用单总线数据格式,一次通讯时间4ms左右,数据分小数部分和整数部分,具体格式在下面说明,当前小数部分用于以后扩展,现读出为零，操作流程如下:
一次完整的数据传输为40bit,高位先出。
数据格式：

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

8位校验和：

“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”相加所得结果的末8位。

2.控制时序
要实现对DHT11传感器的控制和数据的读取，需先学会分析DHT11的控制时序。时序主要分为三部分：1：触发DHT11采集数数据；2：读取数字0；3：读取数字1；。
（1）触发DHT11采集数据
总线空闲状态为高电平,单片机把总线拉低等待DHT11响应,单片机把总线拉低必须大于18ms,保证DHT11能检测到起始信号。
当DHT11接收到单片机的开始信号后,等待单片机开始信号结束,然后发送80us低电平响应信号。
单片机发送开始信号结束后,延时等待20-40us后,切换为输入状态，等待DHT11的80us低电平信号结束，然后判断DHT11是否是否发出 80us 的高电平；如果是，即可开始采集数据。

(2)数字0信号时序
当DHT11输出数字0时， 单片机读取到的信号为50 us的低电平，之后为26-28 us的高电平。

(3)数字1信号时序
当DHT11输出数字0时， 单片机读取到的信号为50 us的低电平，之后为70 us的高电平。

由此可知DHT11输出数字0和数字1的区别在于高电平的时间，由此单片机可在读取到高电平后，延时30us后，识别此时总线的电平，高电平为数字1，低电平为数字0；

(4)总时序图
用户MCU发送一次开始信号后,DHT11从低功耗模式转换到高速模式,等待主机开始信号结束后,DHT11发送响应信号,送出40bit的数据,并触发一次信号采集,用户可选择读取部分数据。
从模式下,DHT11接收到开始信号触发一次温湿度采集,如果没有接收到主机发送开始信号,DHT11不会主动进行温湿度采集。当一次完整的采集数据后，DHT11会转换到低速模式。

四．控制程序

1.单字节采集

void  COM(void)
{
	U8 i;		
	for(i=0;i<8;i++)	   
	{
		U8FLAG=2;	
		while((!P2_0)&&U8FLAG++);
		Delay_10us();
		Delay_10us();
		Delay_10us();
		U8temp=0;
		 if(P2_0)U8temp=1;
			U8FLAG=2;
 		while((P2_0)&&U8FLAG++);
		//超时则跳出for循环		  
		 if(U8FLAG==1)break;
		//判断数据位是0还是1	 	 
		// 如果高电平高过预定0高电平值则数据位为 1 	 
	 	U8comdata<<=1;
		 U8comdata|=U8temp;        //0
	 }
}

2.完整一次数据采集

void RH(void)
{
	//主机拉低18ms 
	P2_0=0;
	 Delay(180);
	 P2_0=1;
 	//总线由上拉电阻拉高 主机延时20us
	 Delay_10us();
	 Delay_10us();
	 Delay_10us();
	 Delay_10us();
 	//主机设为输入 判断从机响应信号 
	 P2_0=1;
	 //判断从机是否有低电平响应信号 如不响应则跳出，响应则向下运行	  
	 if(!P2_0)		 //T !	  
	 {
	 	U8FLAG=2;
 		//判断从机是否发出 80us 的低电平响应信号是否结束	 
		 while((!P2_0)&&U8FLAG++);
	 	U8FLAG=2;
 		//判断从机是否发出 80us 的高电平，如发出则进入数据接收状态
	 	while((P2_0)&&U8FLAG++);
 		//数据接收状态		 
	 	COM();
	 	U8RH_data_H_temp=U8comdata;
	 	COM();
	 	U8RH_data_L_temp=U8comdata;
		COM();
	 	U8T_data_H_temp=U8comdata;
	 	COM();
	 	U8T_data_L_temp=U8comdata;
	 	COM();
	 	U8checkdata_temp=U8comdata;
	 	P2_0=1;
		 //数据校验 
	 	U8temp=(U8T_data_H_temp+U8T_data_L_temp+U8RH_data_H_temp+U8RH_data_L_temp);
		if(U8temp==U8checkdata_temp)
	 	{
			U8RH_data_H=U8RH_data_H_temp;
			U8RH_data_L=U8RH_data_L_temp;
			U8T_data_H=U8T_data_H_temp;
			U8T_data_L=U8T_data_L_temp;
			U8checkdata=U8checkdata_temp;
	 	}
	 }/
}

3.获取DHT11数据

void GetTemp1(void)
{
	//------------------------
	 //调用温湿度读取子程序 
		RH();
	 //串口显示程序 
	 //--------------------------
	Send_string("Humidity:");
		str[0]=U8RH_data_H/10+0x30;
		str[1]=U8RH_data_H%10+0x30;
		str[2]='.';
		str[3]=U8RH_data_L/10+0x30;
		str[4]=U8RH_data_L%10+0x30;
		str[5]='\0';
		Send_string(str);
		Send_string("%\r\n");
		
		Send_string("Temperature:");
		str[0]=U8T_data_H/10+0x30;
		str[1]=U8T_data_H%10+0x30;
		str[2]='.';
		str[3]=U8T_data_L/10+0x30;
		str[4]=U8T_data_L%10+0x30;
		str[5]='\0';
		Send_string(str);
		Send_string("℃\r\n");
}

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