蓝桥杯国赛之温湿度传感器

一、温湿度传感器

DHT11是单线接口数字温湿度传感器，温度测量范围是0~50℃，湿度测量范围是20%~90%RH，温度测量精度是±2℃，湿度测量精度是±5%RH。

DHT11包含一个电阻式感湿元件和一个NTC（负温度系数）测温元件，通过双向单线输出温湿度数据，一次数据输出为40位（高位在前，大约需要4ms），数据格式为： 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。其中校验和是前4个8位数据之和。

二、通信原理

用户MCU发送一次开始信号后, DHT11从低动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。采集数据后转换到低速模式。

开始信号：

总线空闲状态为高电平,主机把总线拉低等待DHT11响应,主机把总线拉低必须大于18毫秒,保证DHT11能检测到起始信号。

DHT11接收到主机的开始信号后，等待主机开始信号结束,然后发送80us低电平响应信号.主机发送开始信号结束后,延时等待20-40us后，读取DHT11的响应信号,主机发送开始信号后,可以切换到输入模式,或者输出高电平均可，总线由上拉电阻拉高。

//复位DHT11
void DHT11_Rst(void)
{
    DHT11_PIN_OUT(); 	//设置为输出
    DHT11_PIN_OUT_L; 	//低电平
    HAL_Delay(20);	//拉低至少18ms
    DHT11_PIN_OUT_H; 	//高电平
    Delay_us(60);     	//主机拉高20~40us
}

等待应答：

总线为低电平,说明DHT11发送响应信号, DHT11发送响应信号后,再把总线拉高80us,准备发送数据,每一bit数据都以50us低电平时隙开始,  高电平的长短定了数据位是0还是1。如果读取响应信号为高电平, 则DHT11没有响应,请检查线路是否连接正常。当最后一bit数据传送完毕后，DHT11拉低总线50us,随后总线由上拉电阻拉高进入空闲状态。

//等待DHT11的回应
//返回1:未检测到DHT11的存在
//返回0:存在
uint8_t DHT11_Check(void)
{
    uint8_t re = 0;
    DHT11_PIN_INPUT();      //设置为输出
    while (DHT11_PIN_IN && re < 100) //DHT11会拉低40~80us
    {
        re++;
        Delay_us(1);
    };
    if(re >= 100)return 1;
    else re = 0;
    while (!DHT11_PIN_IN && re < 100) //DHT11拉低后会再次拉高40~80us
    {
        re++;
        Delay_us(1);
    };
    if(re >= 100)return 1;
    return 0;
}

 读动作：

数字0表示：

 数字1表示：

 每一位数据都从50us低电压电平开始，随后的高电压电平信号的长度决定了数据位是0还是1。26us - 28us 表示0，70us表示1。

//从DHT11读取一个位
uint8_t DHT11_Read_Bit(void)
{
    uint8_t re = 0;
    while(DHT11_PIN_IN && re < 110) //等待变为低电平
    {
        re++;
        Delay_us(1);
    }
    re = 0;
    while(!DHT11_PIN_IN && re < 110) //等待变高电平
    {
        re++;
        Delay_us(1);
    }
    Delay_us(80);//等待40us
    if(DHT11_PIN_IN)return 1;
    else return 0;
}

//从DHT11读取一个字节
uint8_t DHT11_Read_Byte(void)
{
    uint8_t i, dat;
    dat = 0;
    for (i = 0; i < 8; i++)
    {
        dat <<= 1;
        dat |= DHT11_Read_Bit();
    }
    return dat;
}

三、程序

电路原理图

 需要将HDQ和PA7用跳线帽连接。

从DHT11读取数据，总共5个字节，对应着温度、湿度、校验位。

//从DHT11读取一次数据
uint8_t DHT11_Read_Data(uint8_t *temp, uint8_t *humi)
{
    uint8_t buf[5];
    uint8_t 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;
}

uint8_t temp=0,humi=0;
//读取数据
DHT11_Read_Data(&temp, &humi);

由于DHT11测量湿度精度为5%RH，测温精度为+2摄氏度，所以这里只读取了整数部分，小数部分省略了，官方例程也是这样写的。