数字温湿度传感器DHT11模块
1. 数字温湿度传感器DHT11
接口：建议连接线长度短于20米时用5K上拉电阻,大于20米时根据实际情况使用合适的上拉电阻。
2. 数字温湿度传感器模块DHT11实物、原理图
2.模块说明
2.1 DHT11产品概述
- DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。
- 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。
- 单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，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。
2.2 订货信息：
| 型号 | 测量范围 | 测湿精度 | 测温精度 | 分辨力 | 封装 |
| DHT11 | 20－90％RH 0－50℃ | ±5％RH | ±2℃ | 1 | 4 针单排直插 |
2.3 性能参数
2.4 电源引脚
DHT11的供电电压为3－5.5V。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。电源引脚（VDD，GND）之间可增加一个100nF 的电容，用以去耦滤波。
2.5 串行接口(单线双向)
2.5.1 单总线工作原理：DATA 输出线用于单片机与DHT11之间的通讯,一次通讯时间4ms左右；单片机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,用户可选择读取数据，采集数据后转换到低速模式；如果没有接收到主机发送的开始信号,DHT11不会主动进行温湿度采集。
2.5.2 数据格式：
- 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；
- DHT11数据分小数部分和整数部分,当前小数部分用于以后扩展,现读出为零； 测量分辨率分别为8bit（温度）、8bit（湿度）。
- 数据传送正确时校验位等于“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”之和；
通讯过程
2.5.3 开始信号与响应信号
开始信号：由于上拉电阻，总线空闲状态为高电平,主机发出开始信号，把总线拉低大于18ms,拉高电平延时等待20-40us后, 读取DHT11的响应信号；
响应信号:DHT11接收到主机的开始信号后,等待主机开始信号结束，发送80us低电平响应信号，再把总线拉高80us;主机发送开始信号结束后,可以切换到输入模式,总线由上拉电阻拉高或者输出高电平均可。
2.5.4 数据信号与结束信号
数据信号：每一bit数据都以50us低电平开始,高电平的长短决定数据位是0还是1，如下图所示：
结束信号：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。
数字0信号表示方法
数字1信号表示方法
3.STM32程序与显示结果
//主函数
#include
#include "stm32f10x.h"
//#include "bsp_led.h"
#include "bsp_usart.h"
#include "bsp_rccclkconfig.h"
#include "dht11.h"
#include "bsp_systick.h"
extern uint8_t dat[5];
/**
* @brief 主函数
* @param 无
* @retval 无
*/
int main(void)
{
USART_Config();
HSE_SetSysClk( RCC_PLLMul_6 );
printf( "串口printf函数测试\n" );
while (1)
{
if(DHT_Read())
printf("湿度：%d%%,温度：%d度\r\n",dat[0],dat[2]);
SysTick_Delay_ms(3000);
}
}
/*********************************************END OF FILE**********************/
//dht11.c程序
#include "dht11.h"
#include "bsp_systick.h"
uint8_t dat[5]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};
uint8_t sum=0;
//初始化为输出
void DHT11_GPIO_OUT(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_14;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
}
//初始化为输入
void DHT11_GPIO_IN(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_14;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
}
//读一个字节
uint8_t DHT_Read_Byte(void)
{
uint8_t temp;
uint8_t ReadDat=0;
uint8_t retry = 0;
uint8_t i;
for(i=0;i<8;i++)
{
//数据信号低电平50us
while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_14)==0&&retry<100)
{
SysTick_Delay_us(1);
retry++;
}
retry=0;
SysTick_Delay_us(30);
temp=0;//数字信号0，temp=0
//数字0信号高电平持续28us，数字1信号高电平70us，延时30us以确认数字0或1
if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_14)==1) temp=1;
while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_14)==1&&retry<100)//数字1信号高电平剩余40us
{
SysTick_Delay_us(1);
retry++;
}
retry=0;
ReadDat<<=1;
ReadDat|=temp;
}
return ReadDat;
}
uint8_t DHT_Read(void)
{
uint8_t i;
uint8_t retry = 0;
//主机设置为输出，发送开始信号低电平18ms，高电平40us
DHT11_GPIO_OUT();
GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_14);
SysTick_Delay_ms(18);
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_14);
SysTick_Delay_us(40);
//主机设置为输入，检查并接收响应信号低电平80us，高电平80us
DHT11_GPIO_IN();
SysTick_Delay_us(20);
//延时20us，低电平80us，还剩60us，检查是否是低电平以确定是否有响应信号
if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_14)==0)
{
while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_14)==0&&retry<100)//接收响应信号低电平剩余60us
{
SysTick_Delay_us(1);
retry++;
}
retry=0;//超过100us自动向下运行，以免卡死
while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_14)==1&&retry<100)//接收响应信号高电平80us
{
SysTick_Delay_us(1);
retry++;
}
retry=0;
//接收8字节数据
for(i=0;i<5;i++)
{
dat[i]=DHT_Read_Byte();
}
SysTick_Delay_us(50);//DHT11拉低总线50us作为结束信号，或者使用以下语句
// while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_14)==0&&retry<100)//接收响应信号低电平剩余60us
// {
// SysTick_Delay_us(1);
// retry++;
// }
// retry=0;
}
sum=dat[0]+dat[1]+dat[2]+dat[3];
if(dat[4]==sum)
{
return 1;
}
else
return 0;
}
//dth11.h程序
#ifndef __DHT11_H
#define __DHT11_H
#include "stm32f10x.h"
void DHT11_GPIO_OUT(void);
void DHT11_GPIO_IN(void);
uint8_t DHT_Read_Byte(void);
uint8_t DHT_Read(void);
#endif //延时.c函数
#include "bsp_systick.h"
#if 0
static __INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)
{
// 判断 tick 的值是否大于 2^24，如果大于，则不符合规则
if (ticks > SysTick_LOAD_RELOAD_Msk) return (1);
// 初始化reload寄存器的值
SysTick->LOAD = (ticks & SysTick_LOAD_RELOAD_Msk) - 1;
// 配置中断优先级，配置为15，默认为最低的优先级
NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1<<__NVIC_PRIO_BITS) - 1);
// 初始化counter的值为0
SysTick->VAL = 0;
// 配置 systick 的时钟为 72M
// 使能中断
// 使能systick
SysTick->CTRL = SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk |
SysTick_CTRL_TICKINT_Msk |
SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
return (0);
}
#endif
void SysTick_Delay_us(uint32_t us)
{
uint32_t i;
SysTick_Config(72);
for(i=0; iCTRL) & (1<<16)) );
}
SysTick->CTRL &= ~ SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
}
void SysTick_Delay_ms(uint32_t ms)
{
uint32_t i;
SysTick_Config(72000);
for(i=0; iCTRL) & (1<<16)) );
}
SysTick->CTRL &= ~ SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
}
//延时.h函数
#ifndef __BSP_SYSTICK_H
#define __BSP_SYSTICK_H
#include "stm32f10x.h"
#include "core_cm3.h"
void SysTick_Delay_us(uint32_t us);
void SysTick_Delay_ms(uint32_t ms);
#endif /* __BSP_SYSTICK_H */
//12M晶振替换8M，RCC.C程序配置频率
#include "bsp_rccclkconfig.h"
void HSE_SetSysClk( uint32_t RCC_PLLMul_x )
{
ErrorStatus HSEStatus;
// 把RCC 寄存器复位成复位值
RCC_DeInit();
// 使能 HSE
RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);
HSEStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();
if( HSEStatus == SUCCESS )
{
// 使能预取指
FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);
FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);
RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);
RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);
RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);
// 配置 PLLCLK = HSE * RCC_PLLMul_x
RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_x);
// 使能PLL
RCC_PLLCmd(ENABLE);
// 等待PLL稳定
while( RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET );
// 选择系统时钟
RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);
while( RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08 );
}
else
{
/* 如果HSE 启动失败，用户可以在这里添加处理错误的代码 */
}
}
void HSI_SetSysClk( uint32_t RCC_PLLMul_x )
{
__IO uint32_t HSIStatus = 0;
// 把RCC 寄存器复位成复位值
RCC_DeInit();
// 使能 HSI
RCC_HSICmd(ENABLE);
HSIStatus = RCC->CR & RCC_CR_HSIRDY;
if( HSIStatus == RCC_CR_HSIRDY )
{
// 使能预取指
FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);
FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);
RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);
RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);
RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);
// 配置 PLLCLK = HSE * RCC_PLLMul_x
RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSI_Div2, RCC_PLLMul_x);
// 使能PLL
RCC_PLLCmd(ENABLE);
// 等待PLL稳定
while( RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET );
// 选择系统时钟
RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);
while( RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08 );
}
else
{
/* 如果HSI 启动失败，用户可以在这里添加处理错误的代码 */
}
}
void MCO_GPIO_Config(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
// 开启GPIOA的时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
// 选择GPIO8引脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;
//设置为复用功能推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
//设置IO的翻转速率为50M
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
// 初始化GPIOA8
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
}//12M晶振替换8M晶振，重新设置频率.H程序
#ifndef __BSP_RCCCLKCONFIG_H
#define __BSP_RCCCLKCONFIG_H
#include "stm32f10x.h"
void HSE_SetSysClk( uint32_t RCC_PLLMul_x );
void MCO_GPIO_Config(void);
void HSI_SetSysClk( uint32_t RCC_PLLMul_x );
#endif /*__BSP_RCCCLKCONFIG_H */