【1】DHT11傳感器

DHT11是一種數(shù)字溫濕度傳感器，能夠通過數(shù)字信號輸出當(dāng)前環(huán)境的溫度和濕度值。DHT11可以通過一條數(shù)據(jù)信號線連接到微控制器或其他外設(shè)，從而實(shí)現(xiàn)溫濕度的實(shí)時(shí)測量和數(shù)據(jù)讀取。

DHT11采用單總線通信協(xié)議，只需要連接一個(gè)數(shù)字信號線和兩個(gè)電源線，即可實(shí)現(xiàn)傳感器的數(shù)據(jù)讀取。傳感器本身具有一定的溫度和濕度校準(zhǔn)能力，因此輸出的數(shù)據(jù)比較可靠。

DHT11傳感器的測量范圍為0~50°C的溫度和20%~90%的相對濕度，測量精度為±2°C和±5%RH。

【2】通信協(xié)議

DHT11采用單總線通信協(xié)議，使用一條數(shù)據(jù)信號線來傳輸數(shù)據(jù)，其中包括起始信號、數(shù)據(jù)位和校驗(yàn)位。通信協(xié)議如下：

1. 主機(jī)發(fā)送一個(gè)開始信號給DHT11，即將數(shù)據(jù)信號線拉低至少18ms以上。
2. 主機(jī)發(fā)出啟動信號之后，拉低數(shù)據(jù)線至少80us，在這個(gè)過程中，DHT11將會檢測到主機(jī)發(fā)送的啟動信號，并做出回應(yīng)。
3. DHT11響應(yīng)主機(jī)發(fā)出的啟動信號后，會拉高數(shù)據(jù)信號線至少80us，表示傳輸數(shù)據(jù)前的“準(zhǔn)備工作”已經(jīng)完成。
4. DHT11開始向主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，每個(gè)數(shù)據(jù)包包含40個(gè)位，高位先傳輸。在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，DHT11會將數(shù)據(jù)信號線從低電平轉(zhuǎn)換為高電平，表示1的開始，持續(xù)時(shí)間2628us，然后將數(shù)據(jù)線拉低，表示0的開始，持續(xù)時(shí)間70us。
5. 在發(fā)送完40位數(shù)據(jù)后，DHT11會發(fā)送一個(gè)校驗(yàn)位。校驗(yàn)位的計(jì)算方法是將前四個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)相加，求出一個(gè)8位校驗(yàn)碼，將此校驗(yàn)碼與第五個(gè)字節(jié)進(jìn)行比較，如果相等，則數(shù)據(jù)傳輸成功，否則需要重傳數(shù)據(jù)。
6. 主機(jī)接收到數(shù)據(jù)后，需要將數(shù)據(jù)信號線拉高，以結(jié)束傳輸。

【3】讀取DHT11溫濕度數(shù)據(jù)

以下是一個(gè)讀取DHT11傳感器的溫度和濕度示例代碼：

Copy Code#include "stm32f10x.h"
#include "dht11.h"
?
#define DHT11_GPIO_PORT GPIOB
#define DHT11_GPIO_PIN GPIO_Pin_12
?
void delay_us(uint32_t us)
{
  us *= (SystemCoreClock / 1000000) / 5;
  while (--us);
}
?
void dht11_start(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
?
  GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = DHT11_GPIO_PIN;
  GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
  GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
?
  GPIO_Init(DHT11_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
?
  /* 發(fā)送開始信號 */
  GPIO_ResetBits(DHT11_GPIO_PORT, DHT11_GPIO_PIN);
  delay_us(18000);
?
  GPIO_SetBits(DHT11_GPIO_PORT, DHT11_GPIO_PIN);
  delay_us(40);
?
  GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
?
  GPIO_Init(DHT11_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
}
?
uint16_t dht11_read_bit(void)
{
  uint16_t retry = 0;
?
  while (GPIO_ReadInputDataBit(DHT11_GPIO_PORT, DHT11_GPIO_PIN) == RESET) {
    retry++;
    if (retry > 1000) {
      return 0;
     }
    delay_us(1);
   }
?
  retry = 0;
?
  while (GPIO_ReadInputDataBit(DHT11_GPIO_PORT, DHT11_GPIO_PIN) == SET) {
    retry++;
    if (retry > 1000) {
      return 0;
     }
    delay_us(1);
   }
?
  if (retry < 30) {
? ? ? ? ?return 0;
? ?  } else {
? ? ? ? ?return 1;
? ?  }
?}
??
?uint8_t dht11_read_byte(void)
?{
? ? ?uint8_t i;
? ? ?uint8_t data = 0;
??
? ? ?for (i = 0; i < 8; i++) {
? ? ? ? ?data <<= 1;
? ? ? ? ?if (dht11_read_bit()) {
? ? ? ? ? ? ?data |= 0x01;
? ? ? ?  }
? ?  }
??
? ? ?return data;
?}
??
?uint8_t dht11_read_data(dht11_data_t *data)
?{
? ? ?uint8_t i;
? ? ?uint8_t buf[5];
? ? ?uint8_t checksum = 0;
??
? ? ?dht11_start();
??
? ? ?if (GPIO_ReadInputDataBit(DHT11_GPIO_PORT, DHT11_GPIO_PIN) == RESET) {
? ? ? ? ?/* 等待DHT11響應(yīng) */
? ? ? ? ?while (GPIO_ReadInputDataBit(DHT11_GPIO_PORT, DHT11_GPIO_PIN) == RESET);
??
? ? ? ? ?/* 等待DHT11發(fā)射數(shù)據(jù) */
? ? ? ? ?while (GPIO_ReadInputDataBit(DHT11_GPIO_PORT, DHT11_GPIO_PIN) == SET);
??
? ? ? ? ?/* 接收數(shù)據(jù) */
? ? ? ? ?for (i = 0; i < 5; i++) {
? ? ? ? ? ? ?buf[i] = dht11_read_byte();
? ? ? ?  }
??
? ? ? ? ?/* 校驗(yàn)和 */
? ? ? ? ?checksum = buf[0] + buf[1] + buf[2] + buf[3];
??
? ? ? ? ?if (checksum == buf[4]) {
? ? ? ? ? ? ?data->humidity = buf[0];
      data->temperature = buf[2];
      return 1;
     }
   }
?
  return 0;
}
?
int main(void)
{
  dht11_data_t data;
?
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
?
  /* 使能GPIOB時(shí)鐘 */
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
?
  /* 配置DHT11引腳為輸入模式 */
  GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = DHT11_GPIO_PIN;
  GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
  GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
?
  GPIO_Init(DHT11_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
?
  while (1) {
    if (dht11_read_data(&data)) {
      printf("Temperature: %d°C   Humidity: %d%%n", data.temperature, data.humidity);
     } else {
      printf("Error reading data from DHT11.n");
     }
    delay_us(2000000);
   }
}

在這個(gè)示例代碼中，首先定義了一個(gè)dht11_data_t結(jié)構(gòu)體，用于保存讀取的溫度和濕度數(shù)據(jù)。然后，編寫了一些函數(shù)來執(zhí)行DHT11讀取操作。

delay_us()函數(shù)是一個(gè)簡單的延遲函數(shù)，用于等待一定量的時(shí)間。需要精確地計(jì)算一個(gè)微秒的延遲，并在循環(huán)中使用該延遲來等待一段時(shí)間。

dht11_start()函數(shù)用于發(fā)送DHT11的開始信號。將DHT11引腳配置為輸出模式，并發(fā)送18毫秒的低電平信號，然后再發(fā)送40微秒的高電平信號。

dht11_read_bit()函數(shù)用于讀取DHT11傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位。等待DHT11輸出信號的變化，并根據(jù)變化的時(shí)間來判斷數(shù)據(jù)位的值。如果一個(gè)數(shù)據(jù)位的響應(yīng)時(shí)間小于30微秒，則被判定為0，否則為1。

dht11_read_byte()函數(shù)用于讀取一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)（8個(gè)數(shù)據(jù)位）。通過調(diào)用dht11_read_bit()函數(shù)8次來讀取每個(gè)數(shù)據(jù)位，并將結(jié)果組合成一個(gè)字節(jié)。

dht11_read_data()函數(shù)用于讀取整個(gè)DHT11數(shù)據(jù)包，包括溫度、濕度和校驗(yàn)和。首先調(diào)用dht11_start()函數(shù)發(fā)送開始信號，然后等待DHT11發(fā)送數(shù)據(jù)。使用dht11_read_byte()函數(shù)讀取5個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，并驗(yàn)證校驗(yàn)和以確保數(shù)據(jù)完整和正確。

最后，在main()函數(shù)中，初始化GPIO口和DHT11傳感器，并執(zhí)行一個(gè)循環(huán)來讀取數(shù)據(jù)。如果讀取成功，則將溫度和濕度打印到串口終端上，否則輸出錯(cuò)誤信息。


審核編輯：湯梓紅