基于STM32F103C8T6单片机的DHT11温湿度传感器与OLED显示屏实时动态数据监测系统设计

news2024/11/16 21:50:40

标题：

摘要：
本文提出了一种利用STM32F103C8T6微控制器，结合DHT11数字温湿度传感器和OLED显示屏实现环境温湿度实时、直观显示的方法。该系统通过低功耗且精确的DHT11传感器获取环境温湿度信息，并借助于STM32F103C8T6强大的处理能力和I/O资源进行数据读取、解析以及控制OLED屏幕显示。研究内容包括硬件接口设计、软件程序开发以及实际应用测试。

一、引言
随着物联网技术的发展和智能设备的需求增长，对环境参数（如温度和湿度）的实时监控显得尤为重要。本研究旨在设计并实现一个以STM32F103C8T6为核心，搭配DHT11温湿度传感器和OLED显示屏的低成本、高效率实时温湿度监测系统。

二、系统设计与实现
1. 硬件设计：阐述了如何将DHT11温湿度传感器与STM32F103C8T6的GPIO端口连接，以及采用何种通信协议进行数据交互。同时描述了OLED显示屏的选型、接口设计及其与STM32F103C8T6的I2C或SPI连接方式。

2. 软件设计与算法实现：详细介绍了STM32F103C8T6下驱动DHT11读取温湿度数据的具体流程，包括数据包的接收、解码及错误检测机制；同时，说明了如何编写OLED显示屏驱动程序，实现数据显示格式的定制与刷新操作。

三、实验结果与分析
进行了系统的功能验证和性能测试，展示了系统在不同环境条件下的温湿度采集精度和响应速度，并对比分析了显示效果和系统稳定性。

四、结论
总结了基于STM32F103C8T6的DHT11-OLED温湿度监测系统的设计成果，强调其在智能家居、环境监测等领域的广泛应用前景，同时讨论了未来可能的技术优化方向。

关键词：STM32F103C8T6；DHT11温湿度传感器；OLED显示屏；实时监测；嵌入式系统设计

注意：由于论文写作需配合实际项目进展和实验数据，上述提纲仅供参考，具体撰写时需根据实际工作细节和实验数据来填充和完善。

#include "dht11.h"
#include "delay.h"

void DHT11_IO_OUT(void)
{
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
 	
 	RCC_APB2PeriphClockCmd(DHT11_GPIO_CLK|RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);	 
	GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable, ENABLE); 
	
	
 	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DHT11_GPIO_PIN;				 
 	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; 		 
 	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
 	GPIO_Init(DHT11_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);				 
}

void DHT11_IO_IN(void)
{
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
 	
 	RCC_APB2PeriphClockCmd(DHT11_GPIO_CLK|RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);	 
	GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable, ENABLE);     
	
 	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DHT11_GPIO_PIN;				 
 	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; 		 
 	GPIO_Init(DHT11_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);				 
}


void DHT11_Rst(void)	   
{                 
	DHT11_IO_OUT(); 	
  DHT11_DQ_OUT=0; 	
  delay_ms(20);    	
  DHT11_DQ_OUT=1; 	
	delay_us(30);     	
}

uint8_t DHT11_Check(void) 	   
{   
	uint8_t retry=0;
	DHT11_IO_IN(); 
    while (DHT11_DQ_IN&&retry<100)//DHT11会拉低40~80us
	{
		retry++;
		delay_us(1);
	};	 
	if(retry>=100)return 1;
	else retry=0;
    while (!DHT11_DQ_IN&&retry<100)//DHT11拉低后会再次拉高40~80us
	{
		retry++;
		delay_us(1);
	};
	if(retry>=100)return 1;	    
	return 0;
}

uint8_t DHT11_Read_Bit(void) 			 
{
 	uint8_t retry=0;
	while(DHT11_DQ_IN&&retry<100)//等待变为低电平
	{
		retry++;
		delay_us(1);
	}
	retry=0;
	while(!DHT11_DQ_IN&&retry<100)//等待变高电平
	{
		retry++;
		delay_us(1);
	}
	delay_us(40);//等待40us
	if(DHT11_DQ_IN)return 1;
	else return 0;		   
}

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;
}

uint8_t Read_DHT_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++)//读取40位数据
				{
						buf[i]=DHT11_Read_Byte();
				}
				if((buf[0]+buf[1]+buf[2]+buf[3])==buf[4])
				{
						*humi=buf[0];
						*(humi + 1)=buf[1];
						*temp=buf[2];
						*(temp + 1)=buf[3];
				}
		}
		else
		{
				return 1;
		}			
		return 0;	    
}
   	 
uint8_t DHT11_INIT(void)
{	 		    
		DHT11_Rst();  
		return DHT11_Check();
} 








#ifndef __DHT11_H
#define __DHT11_H 
#include "sys.h"   
										   
#define	DHT11_DQ_OUT PAout(7) //数据端口	PA15 
#define	DHT11_DQ_IN  PAin(7)  //数据端口	PA15

#define DHT11_GPIO_PORT    	GPIOA			              //GPIO端口
#define DHT11_GPIO_CLK 	    RCC_APB2Periph_GPIOA		//GPIO端口时钟
#define DHT11_GPIO_PIN		GPIO_Pin_7			        //连接到SCL时钟线的GPIO

uint8_t DHT11_INIT(void);//初始化DHT11
uint8_t Read_DHT_Data(u8 *temp,u8 *humi);//读取温湿度
uint8_t DHT11_Read_Byte(void);//读出一个字节
uint8_t DHT11_Read_Bit(void);//读出一个位
uint8_t DHT11_Check(void);//检测是否存在DHT11
void DHT11_Rst(void);//复位DHT11    
#endif

main

#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "oled.h"

#include "string.h"

#include "DHT11.h" 

int main(void)
{
		uint8_t wendu[2] = {0};																		//wendu[0]：存储温度数据整数，wendu[1]：存储温度数据小数	
		uint8_t shidu[2] = {0};	
	
		delay_init();
	
		NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);						//设置中断优先级分组为组2：2位抢占优先级，2位响应优先级
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		DHT11_INIT();
		
		OLED_Init();			//初始化OLED  
		
		OLED_Clear();
		
		OLED_ShowCHinese(0,0,0);//温
		OLED_ShowCHinese(18,0,1);//度
		OLED_ShowString(36,0,":",16);
		OLED_ShowCHinese(92,0,4);//摄氏度符号
		
		OLED_ShowCHinese(0,2,3);//湿
		OLED_ShowCHinese(18,2,1);//度
		OLED_ShowString(36,2,":",16);
		OLED_ShowString(93,2,"%",16);
		OLED_ShowString(105,2,"RH",16); 
		
		while(1)
		{
				Read_DHT_Data(wendu, shidu);	
			
				OLED_ShowNum(54,0,wendu[0],2,16);//温度整数
				OLED_ShowString(72,0,".",16);	 	 //小数点
				OLED_ShowNum(74,0,wendu[1],2,16);//温度小数
			
				OLED_ShowNum(54,2,shidu[0],2,16);//湿度整数
				OLED_ShowString(72,2,".",16);		 //小数点
				OLED_ShowNum(74,2,shidu[1],2,16);//湿度小数
			
				delay_ms(1000);
		}
}

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