STM32—驱动DHT11数字温湿度传感器

文章目录

• DHT11模块简介
• DHT11数据传输
• DHT11通信时序
• 代码实现
• • 相关引脚初始化
  • 复位模块
  • 判断响应模块
  • 读取数据包模块

DHT11模块简介

DHT11数字温湿度传感器，用来测量环境的温度和湿度，而且传输的数据是数字信号，这与DS18B20传输的模拟采集的数据不一样，相比DS18B20而言DHT11的数据采集的处理更加精确，而且驱动也更加方便。
DHT11传感器包括一个电阻式测湿元件和一个NTC测温元件，而且传感器中嵌入一个8位单片机。传感元件测量到数据后经过内嵌MCU处理后，能够直接输出处理好的数据。

DHT11与单片机之间采用单总线通信，只需要初始化一个I/O口即可实现温湿度的实时测量。
其相关参数如下：

DHT11数据传输

DHT11数据传输是单总线通信方式，即通过一个IO口完成数据的双向输入输出，DHT11每一次向单片机传输数据是传输40Bit的数据包，40Bit的数据包中包含如下内容：

• （32-39）湿度的整数部分
• （24-31）湿度的小数部分
• （16-23）温度的整数部分
• （8-15）温度的小数部分
• （0-7）数据校验部分，前四部分的和

例如：

湿度为：45.0
温度为：28.0
校验为：73=45+28（数据正确）

DHT11通信时序

由于DHT11和单片机是单总线通信的，所以数据的双向传输就依靠严格的时序规定了，DHT11和单片机通信的时序有三部分：

• 单片机向DHT11发送复位信号
• DHT11响应单片机的信号
• DHT11向单片机传输数据包

总的时序图如示：

第一步：发送复位信号，此时引脚应模式为推挽输出。拉低数据线，持续t1（至少18ms）时间；然后拉高数据线，持续t2（20~40us）时间。
第二步：读取相应，此时引脚应模式为浮空输入。DHT11会先拉低数据线，持续t3（40~50us）时间，作为相应信号；然后DHT11拉高数据线，持续t4（40 ~50us）时间，开始传输数据包。
第三步：传输数据包。传输“1”时，12 ~14us低电平+116 ~118us高电平；传输“0”时，12 ~14us低电平+26 ~28us高电平。

这三步就完成了一次完整的数据传输，然后就单片机是对接收到的数据包进行处理显示就好了。

代码实现

驱动代码主要实现如下几个模块：

• 相关引脚初始化
• 复位模块
• 判断响应模块
• 读取数据包模块
• 显示模块

相关引脚初始化

由于是一个IO口，要满足输出和检测电平，所以我写了俩个函数来切换引脚的模式，可以使引脚在推挽输出和浮空输入之间切换：

/* 相关引脚的配置，DHT是单通道通信，所以一个引脚就够了 */
void DHT_GPIO_Config_Output( void )
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;	

	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = DHT_PIN;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(DHT_PORT, &GPIO_InitStruct);
}

/* 同一个引脚 要在输入和输出的时候进行切换引脚模式 */
void DHT_GPIO_Config_Input( void )
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;

	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = DHT_PIN;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(DHT_PORT, &GPIO_InitStruct);
}

在初始化的时候会开启时钟，所以这俩个模块就不用开启时钟

复位模块

void DHT11_Rst( void )
{
	DHT_GPIO_Config_Output();
	DHT11_L;
	Delay_ms( 20 );
	DHT11_H;
	Delay_us( 30 );
}

判断响应模块

uint8_t DHT11_Check( void )
{
	uint8_t t;
	/* 浮空输入，判断引脚输入电平 */
	DHT_GPIO_Config_Input();
	while( DHT11_Value_L && t<100 )
	{
		t++;
		Delay_us(1);
	}
	if( t>100 ) return 1;
	t=0;
	while( DHT11_Value_H && t<100 )
	{
		t++;
		Delay_us(1);
	}
	if( t>100 ) return 1;
	return 0;
}

读取数据包模块

void DHT11_Read_Data( uint8_t *temp, uint8_t *humi )
{
	uint8_t i,t;
	uint9_t data[5];
	DHT_GPIO_Config_Input();
	/* 执行40次读取位数据，data指向数据包 */
	for( i=0;i<40;i++ )
	{
		/* 开始低电平 */
		while( DHT11_Value_L && t<100 )
		{
			t++;
			Delay_us(1);
		}
		t=0;
		/* 开始高电平 */
		while( DHT11_Value_H && t<100 )
		{
			t++;
			Delay_us(1);
		}
		Delay_us(40);
		/* 判断高电平持续时间 */
		if( DHT11_Value_H )
		{
			data[i/8] |= 0x01;
			data[i/8] = data[i/8]<<(i%8);
		}
		else
			data[i/8] = data[i/8]<<(i%8);

	}
	/* 将数据地址传出去 */
	*humi = data[0];
	*temp = data[2];
}