DHT11的技术参数如下:
l 工作电压范围:3.3V-5.5V
l 工作电流 :平均0.5mA
l 输出:单总线数字信号
l 测量范围:湿度20~90%RH,温度0~50℃
l 精度 :湿度±5%,温度±2℃
l 分辨率 :湿度1%,温度1℃
DHT11的管脚排列如图36.1.1所示:
图36.1.1 DHT11管脚排列图
虽然DHT11与DS18B20类似,都是单总线访问,但是DHT11的访问,相对DS18B20来说要简单很多。下面我们先来看看DHT11的数据结构。
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,一次完整的数据传输为40bit,高位先出。DHT11的数据格式为: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。其中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。例如,某次从DHT11读到的数据如图36.1.2所示:
图36.1.2 某次读取到DHT11的数据
由以上数据就可得到湿度和温度的值,计算方法:
湿度= byte4 。 byte3=45.0 (%RH)
温度= byte2 。 byte1=28.0 ( ℃)
校验= byte4+ byte3+ byte2+ byte1=73(=湿度+温度)(校验正确)
可以看出,DHT11的数据格式是十分简单的,DHT11和MCU的一次通信最大为3ms左右,建议主机连续读取时间间隔不要小于100ms。
下面,我们介绍一下DHT11的传输时序。DHT11的数据发送流程如图36.1.3所示:
图36.1.3 DHT11数据发送流程
首先主机发送开始信号,即:拉低数据线,保持t1(至少18ms)时间,然后拉高数据线t2(20~40us)时间,然后读取DHT11的相应,正常的话,DHT11会拉低数据线,保持t3(40~50us)时间,作为响应信号,然后DHT11拉高数据线,保持t4(40~50us)时间后,开始输出数据。
DHT11输出数字‘0’的时序如图36.1.4所示:
图36.1.4 DHT11数字‘0’时序
DHT11输出数字‘1’的时序如图36.1.5所示:
图36.1.5 DHT11数字‘1’时序
通过以上了解,我们就可以通过STM32来实现对DHT11的读取了。DHT11的介绍就到这里,更详细的介绍,请参考DHT11的数据手册。
36.2 硬件设计
由于开发板上标准配置是没有DHT11这个传感器的,只有接口,所以要做本章的实验,大家必须找一个DHT11插在预留的DHT11接口上。
本章实验功能简介:开机的时候先检测是否有DHT11存在,如果没有,则提示错误。只有在检测到DHT11之后才开始读取温湿度值,并显示在LCD上,如果发现了DHT11,则程序每隔100ms左右读取一次数据,并把温湿度显示在LCD上。同样我们也是用DS0来指示程序正在运行。
所要用到的硬件资源如下:
1) 指示灯DS0
2) TFTLCD模块
3) DHT11温湿度传感器
这些我们都已经介绍过了,DHT11和DS18B20的接口是共用一个的,不过DHT11有4条腿,需要把U13的4个接口都用上,将DHT11传感器插入到这个上面就可以通过STM32来读取温湿度值了。连接示意图如图36.2.1所示:
图36.2.1 DHT11连接示意图
这里要注意,将DHT11贴有字的一面朝内,而有很多孔的一面朝外,然后然后插入如图所示的四个孔内就可以了。
36.3 软件设计
打开上一章的工程,首先在HARDWARE文件夹下新建一个DHT11的文件夹。然后新建一个dht11.c和dht11.h的文件保存在DHT11文件夹下,并将这个文件夹加入头文件包含路径。
打开dht11.c在该文件下输入如下代码:
#include “dht11.h”
#include “delay.h”
//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)
{
RCC-》APB2ENR|=1《《8; //使能PORTG口时钟
GPIOG-》CRH&=0XFFFF0FFF;//PORTG.11 推挽输出
GPIOG-》CRH|=0X00003000;
GPIOG-》ODR|=1《《11; //输出1
DHT11_Rst();
return DHT11_Check();
}
该部分代码就是根据我们前面介绍的单总线操作时序来读取DHT11的温湿度值的,DHT11的温湿度值通过DHT11_Read_Data函数读取,如果返回0,则说明读取成功,返回1,则说明读取失败。保存dht11.c,并把该文件加入到HARDWARE组下,然后我们打开dht11.h,在该文件下输入如下内容:
#ifndef __DHT11_H
#define __DHT11_H
#include “sys.h”
//IO方向设置
#define DHT11_IO_IN() {GPIOG-》CRH&=0XFFFF0FFF;GPIOG-》CRH|=8《《12;}
#define DHT11_IO_OUT() {GPIOG-》CRH&=0XFFFF0FFF;GPIOG-》CRH|=3《《12;}
////IO操作函数
#define DHT11_DQ_OUT PGout(11) //数据端口 PG11
#define DHT11_DQ_IN PGin(11) //数据端口 PG11
u8 DHT11_Init(void); //初始化DHT11
u8 DHT11_Read_Data(u8 *temp,u8 *humi);//读取温湿度
u8 DHT11_Read_Byte(void); //读出一个字节
u8 DHT11_Read_Bit(void); //读出一个位
u8 DHT11_Check(void); //检测是否存在DHT11
void DHT11_Rst(void); //复位DHT11
#endif
此部分代码比较简单,接下来,我们先保存这段代码,然后打开test.c,在该文件下修改main函数如下:
int main(void)
{
u8 t=0;
u8 temperature;
u8 humidity;
Stm32_Clock_Init(9); //系统时钟设置
uart_init(72,9600); //串口初始化为9600
delay_init(72); //延时初始化
LED_Init(); //初始化与LED连接的硬件接口
LCD_Init(); //初始化LCD
usmart_dev.init(72); //初始化USMART
KEY_Init(); //按键初始化
POINT_COLOR=RED;//设置字体为红色
LCD_ShowString(60,50,200,16,16,“WarShip STM32”);
LCD_ShowString(60,70,200,16,16,“DHT11 TEST”);
LCD_ShowString(60,90,200,16,16,“ATOM@ALIENTEK”);
LCD_ShowString(60,110,200,16,16,“2012/9/12”);
while(DHT11_Init()) //DHT11初始化
{
LCD_ShowString(60,130,200,16,16,“DHT11 Error”);
delay_ms(200);
LCD_Fill(60,130,239,130+16,WHITE);
delay_ms(200);
}
LCD_ShowString(60,130,200,16,16,“DHT11 OK”);
POINT_COLOR=BLUE;//设置字体为蓝色
LCD_ShowString(60,150,200,16,16,“Temp: C”);
LCD_ShowString(60,170,200,16,16,“Humi: %”);
while(1)
{
if(t==0)//每100ms读取一次
{
DHT11_Read_Data(&temperature,&humidity); //读取温湿度值
LCD_ShowNum(60+40,150,temperature,2,16); //显示温度
LCD_ShowNum(60+40,170,humidity,2,16); //显示湿度
}
delay_ms(10);
t++;
if(t==20)
{
t=0;
LED0=!LED0;
}
}
}