stm32读取DHT11温湿度传感器

一.序言

我们知道DHT11是单总线协议，只有一根数据线。
且内部有个上拉电路（下图）。那么数据线默认就是高电平那接下来就可以讲解主机如何和DHT11通讯的

二.DHT11响应数据格式

读取DHT11的芯片手册，可以知道，DHT11一次完成的数据输出是40bit，高位先出。
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
那是如何校验的的？
如果数据传输正确则 ：校验和数据 = “ 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” 所得结果的末8位。
这样我们读取温湿度传感器数据后，可以通过校验和校验数据，
如果正确则将数据读取，如果不正确则重新读取。

三.DHT11通讯过程

注意的是：这里我们通过总线上高电平的时间来判断是数据 ‘0’,还是数据 ‘1’
这里先给一个总的通讯过程

3.1 产生起始信号

起始信号由高拉低，产生一个下降沿。在保持低电平18ms以上，
再释放总线（因为内部是上拉电路，所以释放后，总线上高电平）。
等待DHT11响应,如果DHT11响应，则会拉低数据线80us作为一个响应信号。
然后释放总线。延时20-40us以后就可以读取DHT11的响应数据。

3.2 读取数据0

DHT11将总线拉低50us,表示数据开始传输。DHT11开始发送数据信息。
如果是数据 ‘0’ 数据线将会被拉高26-28us。这一位数据传输结束。
下一位数据传输开始，继续拉低50us表示数据开始传输… 直到一次完整的数据（40bit）传输完成。

3.3 读取数据1

DHT11将总线拉低50us,表示数据开始传输。DHT11开始发送数据信息。
如果是数据 ‘1’，则会把总线拉高70us。这一位数据传输结束。

DHT11停止信号

因为一次完整的数据是40bi，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。（可以参考第一个通讯总图）

四.代码实例

4.1读取DHT11源文件

#include "DHT11.h"

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;	//后面会改变输入输出状态

static void GPIO_SETOUT(void);
static void GPIO_SETIN(void);
static u8 DHT11_Check(void);

/**********************************************
函数名：static void DHT11_Rst(void)
参数说明：无
返回值：无
函数作用：主机发送开始信号
***********************************************/
static void DHT11_Rst(void)
{                 
GPIO_SETOUT();											//配置成输出模式
GPIO_ResetBits(DHT11_IO,DHT11_PIN); //拉低数据线
delay_ms(20);    										//拉低至少18ms
GPIO_SetBits(DHT11_IO,DHT11_PIN); 	//拉高数据线 
delay_us(30);     									//主机拉高20~40us	
}


/**********************************************
函数名：u8 DHT11_Init(void)
参数说明：无
返回值：u8 ,返回1代表初始化成功，0则失败
函数作用：配置IO口，并发送开始信号
***********************************************/
u8 DHT11_Init(void){
	
//IO口配置	
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);//换IO口需要修改
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DHT11_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出，如果需要考虑到IC的电流驱动能力时要接上拉电（5K）
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
GPIO_Init(DHT11_IO,&GPIO_InitStructure);	
DHT11_Rst();//发送开始信号	
return DHT11_Check();//检测DHT11的响应
}


/**********************************************
函数名：static void GPIO_SETOUT(void)
参数说明：无
返回值：无
函数作用：配置IO口为推挽输出模式
***********************************************/
static void GPIO_SETOUT(void)
{
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出，如果需要考虑到IC的电流驱动能力时要接上拉电阻（5K）
GPIO_Init(DHT11_IO,&GPIO_InitStructure);
	
}

/**********************************************
函数名：static void GPIO_SETIN(void)
参数说明：无
返回值：无
函数作用：配置IO口为浮空输入模式
***********************************************/
static void GPIO_SETIN(void)
{
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //浮空输入模式
GPIO_Init(DHT11_IO,&GPIO_InitStructure);
}


/**********************************************
函数名：static u8 DHT11_Check(void)
参数说明：无
返回值：检测到回应-->返回1，否则0
函数作用：检测DHT11的响应信号
***********************************************/
static u8 DHT11_Check(void) 	   
{   
u8 retry=0;
GPIO_SETIN();			//设置为输入模式	
	
while (!GPIO_ReadInputDataBit(DHT11_IO,DHT11_PIN) && retry<100)//DHT11会拉低80us
 {
retry++;
delay_us(1);
 }
if(retry >= 100)	//超时未响应/未收到开始信号，退出检测
	return 0;
else 
	retry = 0;
while (GPIO_ReadInputDataBit(DHT11_IO,DHT11_PIN) && retry<100)//DHT11拉低后会再次拉高80us
 {
  retry++;
  delay_us(1);
 }
if(retry>=100)		//超时，DHT11工作出错，退出检测
	return 0;
	
	return 1;					//设备正常响应，可以正常工作
}


/**********************************************
函数名：static u8 DHT11_Read_Bit(void)
参数说明：无
返回值：返回从DHT11上读取的一个Bit数据
函数作用：从DHT11上读取一个Bit数据
***********************************************/
static u8 DHT11_Read_Bit(void)
{
u8 retry = 0;
//DHT11的Bit开始信号为50us低电平
while(GPIO_ReadInputDataBit(DHT11_IO,DHT11_PIN) && retry<100)//等待变为低电平(等待Bit开始信号)
{
 retry++;
 delay_us(1);
}
retry = 0;
while(!GPIO_ReadInputDataBit(DHT11_IO,DHT11_PIN) && retry<100)//等待变高电平（代表数据开始传输）
{
 retry++;
 delay_us(1);
}
delay_us(30);//等待30us
//0信号为26-28us，1信号则为70us,所以说超过30us去读取引脚状态就可以知道传输的值了
if(GPIO_ReadInputDataBit(DHT11_IO,DHT11_PIN)) return 1;
else return 0;		   
}


/***********************************************************************
函数名：static u8 DHT11_Read_Byte(void)
参数说明：无
返回值：返回从DHT11上读取的一个byte数据
函数作用：从DHT11上读取一个byte数据
************************************************************************/
static u8 DHT11_Read_Byte(void)    
{        
u8 i,dat;
dat=0;	
for (i=0;i<8;i++) 
 {
   	dat<<=1; 
	dat|=DHT11_Read_Bit();
 }	
	
 return dat;
}


/**************************************************************************
函数名：u8 DHT11_Read_Data(u8 *temp,u8 *humi)
参数说明：temp:用于存放温度值(范围:0~50°)，humi:用于存放湿度值(范围:20%~90%)
返回值：1：成功读取数据，0：读取数据出错
函数作用：从DHT11上读取温湿度数据（这里省略小数值）
***************************************************************************/
u8 DHT11_Read_Data(u8 *temp,u8 *humi)
{        
u8 buf[5];
u8 i;
DHT11_Rst();
if(DHT11_Check()==1)	//设备响应正常
{
 for(i=0;i<5;i++)//读取40位数据
 {
	buf[i]=DHT11_Read_Byte();
 }
 if((buf[0]+buf[1]+buf[2]+buf[3])==buf[4])//进行校验
	{
	 *humi=buf[0];
	 *temp=buf[2];
	}
}
 else return 0;		//设备未成功响应，返回0
	return 1;					//读取数据成功返回1
}

4.2 读取DHT11头文件

#ifndef __DHT11_H
#define __DHT11_H
#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"


/* 设置GPIO脚，默认为PB1 */
#define DHT11_IO 		GPIOB
#define DHT11_PIN		GPIO_Pin_1

/* 初始化函数，如果DHT11存在响应则返回1，否则0 */
u8 DHT11_Init(void);                                                                                        
/* 从DHT11读取数据，没有小数部分 */
u8 DHT11_Read_Data(u8 *temp,u8 *humi);

#endif

五.结语

5.1 总结整体思路

首先总结一下。我们思路是通过DHT11的芯片手册来了解DHT11的工作原理。
包括内部电路，数据响应格式，工作时序等。最后根据这些来编写代码。

5.2 对读者的期望

我想通过讲解读取DHT11的例子，让读者知道怎么读取芯片手册，如何剖析工作时序。以及如何编写代码，最后期望的是，通过这个例子，让读者能够去举一反三，能够通过芯片手册去自己分析工作时序，编写代码。这对个人能力的提升是非常有帮助的，以后无论遇到什么模块，能够自己独立完成。
最后，感谢大家的阅读！