STM32--DHT11温湿度传感器

news2024/9/23 3:19:12

本文介绍基于STM32F103实现的DHT11温湿度传感器数据采集及显示，完整代码见文末链接

一、DHT11传感器简介

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。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。

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。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。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。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，数字量输出，适用于简单的温湿度测量场景。
在这里插入图片描述
传感器测量精度
传感器的测量精度如下图表所示，其精度比较有限，测量分辨率分别为 8bit（温度）、8bit（湿度）。

传感器原理图
模块电路图如下所示，其中Data管脚使用4.7K上拉电阻，当实际传输距离大于20米时需要根据实际情况来选用合适的上拉电阻。
在这里插入图片描述

各引脚说明
DHT11各引脚说明如下
在这里插入图片描述

电气特性
在这里插入图片描述

单线双向串行接口
DATA 用于微处理器与 DHT11之间的通讯和同步，采用单总线数据格式，一次通讯时间4ms左右，数据分小数部分和整数部分，具体格式在下面说明。当前小数部分用于以后扩展，现读出为零。

操作流程如下：
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+8bit温度整数数据+8bit温度小数数据+8bit校验和
数据传送正确时，校验和数据等于“ 8bit 湿度整数数据 +8bit 湿度小数数据+8bit温度整数数据 +8bit 温度小数数据 ”所得结果的末8位。

用户MCU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。

通讯过程如下图所示
在这里插入图片描述

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。

在这里插入图片描述

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。

其他信息
（1）手动焊接，在最高260 ℃ 的温度条件下接触时间须少于10秒。
（2）避免结露情况下使用。
（3）长期保存条件：温度10－40 ℃ ，湿度60％以下。
（4）DATA信号线材质量会影响通讯距离和通讯质量,推荐使用高质量屏蔽线

二、接线方式

本文主要基于STM32F103C8T6实现DHT11温湿度传感器数据采集并显示在0.96寸OLED液晶屏幕上，具体接线方式如下

DHT11接线方式

STM32F103C8T6	DHT11
3V3	VCC
GND	GND
A8	IO

OLED液晶接线方式

STM32F103C8T6	OLED
3V3	VCC
GND	GND
B8	SCL
B9	SDA

三、程序例程及注释（完整见文末链接）

主函数如下：

int main (void)
{

	delay_init();	    	 //延时函数初始化  
	OLED_Init();			 //初始化OLED  

	OLED_Clear(0);           //清除屏幕
	OLED_ShowString(2, 0, "Temp:",16);	
	OLED_ShowString(2, 2, "Hum:",16);	


	while (1)
	{
	//不能保证你每次发出去的数据传感器都能正确响应(可能传感器解析时时间不对等原因)，所以要多发几次，有响应回来就行
		if(dht11_read_data(buf)==0){
            hum = buf[0] + buf[1] / 10.0;
            temp = buf[2] + buf[3] / 10.0;	
	    OLED_ShowNum(52, 0, temp, 4, 16);	  //显示温度信息
		OLED_ShowString(85, 0, ".C",16); 
		OLED_ShowNum(52, 2, hum, 4, 16);	  //显示湿度信息
		OLED_ShowString(85, 2, "%H",16); 
		
		}
	   delay_ms(2000);		
		


	}
}

DHT11读取函数

u16 dht11_read_data(u8 buffer[5])
{
    u16 i = 0;
    u8 checksum;
    dht11_reset();//发送起始信号
    if (dht11_scan() == RESET)
    {
        //等待响应信号结束
        while (dht11_scan() == RESET);
        while (dht11_scan() == SET);
        for (i = 0; i < 5; i++)
        {
            buffer[i] = dht11_read_byte();
        }
        
        while (dht11_scan() == RESET);//接收结束，拉高片选
        dht11_gpio_output();
        DHT11_OUT_H;

         checksum = buffer[0] + buffer[1] + buffer[2] + buffer[3];//校验数据
        if (checksum != buffer[4])
        {
            // checksum error
            return 1;
        }
    }
    
    return 0;
}