DHT11温湿度传感器学习笔记

一、认识DHT11传感器
1.概念
DHT11 是广州奥松有限公司生产的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 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I/O 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。
性能指标和特性如下：
工作电压范围：3.5V-5.5V
工作电流：平均 0.5mA
湿度测量范围：20－90％RH
温度测量范围：0－50℃
湿度分辨率：1％RH 8 位
温度分辨率：1℃ 8 位
采样周期：1S
单总线结构
与 TTL 兼容（5V）
2.电路图

3.实物图

S：signal 信号线
—：表示GND
二、单片机读取数据
1.数据结构
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,具体格式在下面说明。
一次完整的数据传输为40bit，高位先出。

校验和数据为前四个字节相加。
传感器数据输出的是未编码的二进制数据。数据(湿度、温度、整数、小数)之间应该分开处理。如果，某次从传感器中读取如下5Byte数据：

由以上数据就可得到湿度和温度的值，计算方法：
humi (湿度)= byte4 . byte3=45.0 (％RH)
temp (温度)= byte2 . byte1=28.0 ( ℃)
jiaoyan(校验)= byte4+ byte3+ byte2+ byte1=73(=humi+temp)(校验正确)
注意：DHT11一次通讯时间最大3ms，主机连续采样间隔建议不小于100ms。

2.时序图

时序图真的很重要，也有助于理解代码。
1、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；
2、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；
3、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；
4、DHT11发送响应信号后,再把总线拉高8Ous,准备发送数据；
5、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；
6、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；
7、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。

三、代码

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

#define DT GPIO_Pin_11
      
//复位DHT11
void DHT11_Rst(void)	   
{                 
	DHT11_IO_OUT(); 	//SET OUTPUT
	DHT11_DQ_OUT=0; 	//拉低DQ
	Delay_ms(20);    	//拉低至少18ms
	DHT11_DQ_OUT=1; 	//DQ=1 
	Delay_us(30);     	//主机拉高20~40us
}

//等待DHT11的回应
//返回1:未检测到DHT11的存在
//返回0:存在
u8 DHT11_Check(void) 	   
{   
	u8 retry=0;
	DHT11_IO_IN();//SET INPUT	 
    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;
}

//从DHT11读取一个位
//返回值：1/0
u8 DHT11_Read_Bit(void) 			 
{
 	u8 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;		   
}

//从DHT11读取一个字节
//返回值：读到的数据
u8 DHT11_Read_Byte(void)    
{        
	u8 i,dat;
	dat=0;
	for (i=0;i<8;i++) 
	{
		dat<<=1; 
		dat|=DHT11_Read_Bit();
	}						    
	return dat;
}

//从DHT11读取一次数据
//temp:温度值(范围:0~50°)
//humi:湿度值(范围:20%~90%)
//返回值：0,正常;1,读取失败
u8 DHT11_Read_Data(u8 *temp,u8 *humi)    
{        
 	u8 buf[5];
	u8 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];
			*temp=buf[2];
		}
	}
	else return 1;
	return 0;	    
}

//初始化DHT11的IO口 DQ 同时检测DHT11的存在
//返回1:不存在
//返回0:存在    	 
u8 DHT11_Init(void)
{	 
 	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;	
 	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	 //使能PG端口时钟
 	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DT;				 //PG11端口配置
 	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; 		 //推挽输出
 	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
 	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);				 //初始化IO口
 	GPIO_SetBits(GPIOA,DT);						 //PG11 输出高
			    
	DHT11_Rst();  //复位DHT11
	return DHT11_Check();//等待DHT11的回应
}