dht11温湿度传感器论文
dht11温湿度传感器论文
亲爱的读者们，我又回来了~
上一章中，我带着大家实现了时钟显示和按键调整的功能。在这一章中，我将利用DHT11温湿度传感器，来测量环境温度和湿度。
DHT11温湿度传感器是数字式的，包括1个电阻式感湿元件和1个NTC测温元件，内部自带AD转换功能，采用单总线，具有响应快、抗干扰能力强、性价比高等特点。该模块总共4个引脚，其中两个是电源引脚VCC和GND，一个是数据引脚，还有一个为空引脚。
目前流行的数据传输总线有II2C总线，SPI总线，单总线等，而DHT11则采用单总线传输数据。单总线，顾名思义，就是采用单根信号线，即可传输时钟，又能传输数据，而且数据传输是双向的，从而有主机和从机之别。在这里，stm32作为核心控制器，所以是主机，而DHT11为从机。 采用单总线进行数据传输，我们需要查看数据手册的时序图。
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。
根据时序图，单片机需要先将总线拉低至少18ms，然后拉高总线20~40us，此时主机的开始信号结束，检测DHT11的响应信号。如果检测到低电平，则DHT11响应，并且低电平时间维持80us,然后DHT11拉高总线80us。此时DHT11准备传输数据，传输的数据间隙为50us低电平，传输的数据通过高电平的时间长短来区分"0"和"1"。数据传输完毕，DHT11将总线拉低50us，最后主机再拉高总线。
（1）编写延时函数
由于DHT11的时序比较严格，需要毫秒级别和微妙级别的延时。这里我们采用Systick去做延时。在之前按键扫描函数里也用到延时的，在此我叙述一下。
我们需要配置系统时钟，然后把Systick设置成72，这样就能产生1us时间基准，其次编写Systick中断处理函数，让变量自减，从而达到延时的效果，最后编写延时函数，也就是对自减的变量赋初始值。
__IO uint32_t TimingDelay;
/*配置SysTick函数*/
void systick_init(void)
{
/*配置Systick重载值,系统时钟为72MHz*/
/*设置72,中断时间:72*(1/72000000) = 1us*/
if(SysTick_Config(72)==1) //若SysTick_Config函数返回产生中断信号,返回值为0
{
while(1); //SysTick_Config函数返回值为1,则等待
}
}
/*时间变量自减函数*/
void TimingDelay_Decrement(void)
{
if(TimingDelay!=0x00)
{
TimingDelay--;
}
}
/*SysTick中断处理函数*/
void SysTick_Handler(void)
{
TimingDelay_Decrement();
}
/*延时函数,时间基准为1ms*/
void delay_ms(__IO uint32_t nTime)
{
TimingDelay = nTime*1000;
while(TimingDelay!=0);
}
/*延时函数,时间基准为1us*/
void delay_us(__IO uint32_t nTime)
{
TimingDelay = nTime;
while(TimingDelay!=0);
}
（2）配置相应的GPIO口作为单总线数据端
/*配置DHT11数据引脚,设置成浮空输入模式*/
void dht11_gpio_portIn(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
_Pin = GPIO_Pin_4;
_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
}
/*配置DHT11数据引脚,设置成推挽输出模式*/
void dht11_gpio_portOut(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
_Pin = GPIO_Pin_4;
_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
}
由于DHT11采用单总线通信协议，所以数据传输是双向的，所以分别将数据端口设置成浮空输入模式和推挽输出模式。并且将数据口的输入和输出定义成宏定义的形式。
#define DHT11_OUT_H GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4)
#define DHT11_OUT_L GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4)
#define DHT11_IN GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_4)
（3）根据DHT11时序图，编写时序函数
现在，我们开始编写总线的驱动函数，根据时序图，主机发送命令启动转换，接着，等待DHT11转换响应并且输出数据，最后读取数据。
/*启动总线函数*/
void dht11_reset(void)
{
dht11_gpio_portOut(); //设置成输出模式
DHT11_OUT_L; //主机将总线拉低至少18ms
delay_ms(18);
DHT11_OUT_H; //主机拉高保持20~40us
delay_us(30);
dht11_gpio_portIn(); //设置成输入模式,等待DHT11响应
}
/*DHT11响应函数*/
u8 dht11_scan(void)
{
return DHT11_IN; //返回值为DHT11的响应信号
}
实时监控DHT11的数据线，直至其产生出低电平，表示DHT11响应主机请求，开始传输数据。
/*DHT11读取位函数*/
u8 dht11_read_bit(void)
{
while(DHT11_IN==RESET); //传输数据位前存在50us低电平
delay_us(40); //根据高电平的时间长短决定电平是1还是0
if(DHT11_IN==SET) //"0"电平持续时间为26~28us,"1"电平持续时间为70us
{
while(DHT11_IN==SET);
return 1; //若检测到高电平,返回值为1
}
else
{
return 0; //若检测到高电平,返回值为0
}
}
/*DHT11读取字节函数*/
//注：数据最高位先传输
u8 dht11_read_byte(void)
{
u8 i,dat = 0x00;
for(i=0; i<8; i++)
{
dat = dat<<1;
dat = dat|dht11_read_bit();//将串行数据读取出来
}
return dat;
}
当DHT11响应后，就开始通过单总线传输数据，在读取位函数里，通过高电平的时间长短来判断输出的是'1'还是'0'，在读取字节函数里，调用读取位函数，将传输的每8位整合出字节，并读取出来。
我们查阅DHT11数据手册，得知数据传输的结构（依次顺序）：湿度整数部分（1字节）、湿度小数部分（1字节）、温度整数部分（1字节）、温度小数部分（1字节）、校验和（1字节）。这里，其实就是一个简单的通信协议。校验和就是源数据所有字节之和的低8位，确保传输数据的正确与稳定。
/*DHT11读取数据函数*/
u8 dht11_read_data(void)
{
u8 i;
dht11_reset();
if(dht11_scan()==RESET) //DHT11发出响应信号
{
while(DHT11_IN==RESET); //DHT11拉低总线80us
while(DHT11_IN!=RESET); //DHT11拉高总线80us
for(i=0; i<5; i++)
{
buffer[i] = dht11_read_byte();
}
while(DHT11_IN==RESET); //发送完最后1bit数据后,等待50us低电平结束
dht11_gpio_portOut();
DHT11_OUT_H; //主机拉高总线
if(buffer[0]+buffer[1]+buffer[2]+buffer[3]==buffer[4])
{
return 1; //校验成功
}
else
{
return 0; //校验失败
}
}
else
{
return 0; //DHT11未发出响应信号
}
}
在读取字节里，先等待DHT11响应，然后开始接收数据，并且连续读取5次，存放在事先定义好的数组里，主机发出结束信号，最后对读取的数据进行校验。
（4）测量显示温湿度
主函数调用DHT11读数据函数，并调用lcd显示函数，将温度和湿度显示出来即可。
if(dht11_read_data()==1)//读取数据，前提是DHT11响应，并且数据校验成功
{
humidity = buffer[0];//buffer[0]存放的是湿度整数部分
temperature = buffer[2];//buffer[2]存放的是温度整数部分
}
lcd_display_string(2,0,"温度");
lcd_display_num_m(2,32,temperature/10);
lcd_display_num_m(2,40,temperature);
lcd_display_string(4,0,“湿度”);
lcd_display_num_m(4,32,humidity/10);
lcd_display_num_m(4,40,humidity);
至此，通过本章的讲解，我相信，大家应该对于DHT11模块有了大致的了解，当然，如果你只是看看文章的话，可能效果不怎么理想。这些东西，都需要亲自动手的，正所谓"实践出真知"。所以，你可以在网上买开发板，再买一些模块，不一定要和我的一样。当然，想要挑战自己的话，可以买块最小系统板，这样，外围的硬件电路可以由自己搭建（功能自定义），灵活性强的同时，也锻炼了自己的动手能力。如果你是会设计PCB的大佬，那更好，估计你的水平，就浏览一下我的文章即可。
dht11温湿度传感器
dht11温湿度传感器是一款湿温度一体化的数字传感器。该传感器包括一个电阻式测湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。通过单片机等微处理器简单的电路连接就能够实时的采集本地湿度和温度。
dht11温湿度传感器特点
DHT11与单片机之间能采用简单的单总线进行通信，仅仅需要一个TO口。传感器内部湿度和温度数据40Bit 的数据一次性传给单片机，数据采用校验和方式进行校验，有效的保证数据传输的准确性。DHT11功耗很低，5V电源电压下，工作平均最大电流0.5mA。
DHT11数字湿温度传感器采用单总线数据格式。即，单个数据引脚端口完成输入输出双向传输。其数据包由5Byte ( 40Bit)组成。数据分小数部分和整数部分，一次完整的数据传输为40bit，高位先出。
关于DHT11数字温湿度传感器的介绍
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
DHT11温湿度传感器的问题。
您的程序整体可能没有错，但是这个对时序的要求很高，或许您的时序错了。只有时序不对时，读取出来的数据全部是0，所以，你的改变对它无效，而且这个传感器无法PROTEUS中仿真，当初我做这个项目的时候，也是使用了半天才调试出来的，也是开始出现0 0 0 0的情况。
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