alientek 阿波罗 STM32F767 开发板
在最后一章中，我们介绍了数字温度传感器 DS18B20 本章将介绍数字温湿度传感器的使用
DHT11 传感器不仅可以测量温度，还可以测量湿度。本章将介绍如何使用
STM32F767 来读取 DHT11 数字温湿度传感器获取环境温湿度等信息，并从温湿度中获取
度值显示在 LCD 本章分为以下几个部分：
39.1 DHT11 简介
39.2 硬件设计
39.3 软件设计
39.4 下载验证
DHT11 它是一种集湿度和温度于一体的数字传感器。该传感器包括电阻测湿元件和电阻测湿元件 NTC
高性能的温度测量元件 8 单片机连接。通过单片机等微处理器的简单电路连接
当地湿度和温度的实时采集。DHT11 简单的单总线可以在单片机之间通信，只需要一条
个 I/O 口。传感器内部的湿度和温度数据 40Bit 数据一次性传输到单片机，数据采用验证和方法
验证，有效保证数据传输的准确性。DHT11 功耗很低，5V 在电源电压下，工作平均最大
电流 0.5mA。
DHT11 技术参数如下：
? 工作电压范围：3.3V-5.5V
? 工作电流 ：平均 0.5mA
? 输出：单总线数字信号
? 测量范围：湿度 20~90％RH，温度 0~50℃
? 精度 ：湿度±5%，温度±2℃
? 分辨率 ：湿度 1%，温度 1℃
DHT11 如图所示 39.1.1 所示：
图 39.1.1 DHT11 管脚排列图
虽然 DHT11 与 DS18B20 类似地，都是单总线访问，但是 DHT11 访问，相对 DS18B20 来
要简单得多。让我们先看看。 DHT11 数据结构。
DHT11 数字湿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。数据分为小数部分和整数部分，完整的数据传输为
40bit，高位先出。DHT11 数据格式为：8bit 湿度数据 8bit 湿度小数据 8bit 温度整数
数据 8bit 温度小数据 8bit 校准和。其中校准和数据是前四个字节入。
传感器数据输出未编码的二进制数据。数据(湿度、温度、整数、小数)应分开
例如，一次从 DHT11 读取的数据如图所示 39.1.2 所示：
图 39.1.2 某次读取到 DHT11 的数据
湿度和温度
湿度= byte4 . byte3=45.0 (％RH)
温度= byte2 . byte1=28.0 ( ℃)
校验= byte4 byte3 byte2 byte1=73(=湿度 温度)(校准正确)
可以看出，DHT11的数据格式很简单，DHT11和 MCU最大的通信是 3ms 左右，
建议主机连续读取时间间隔不小于 100ms。
下面，我们来介绍一下 DHT11 传输时序。DHT11 数据发送 39.1.3 所示：
图 39.1.3 DHT11 数据发送过程
首先，主机发送开始信号，即降低数据线并保持它 t1(至少 18ms)然后提高数据线的时间 t2
(20~40us)读取时间 DHT11 如果响应正常，DHT11 会拉低数据线，保持 t3(40~50us)
时间，作为响应信号，然后 DHT11 提高数据线，保持 t4(40~50us)时间过后，开始输出数据。
DHT11 输出数字0时序如图所示 39.1.4 所示：
图 39.1.4 DHT11 数字‘0’时序
DHT11 如图所示，输出数字序如图所示 39.1.5 所示：
图 39.1.5 DHT11 数字‘1’时序
通过以上理解，我们可以 STM32F767 来实现对 DHT11 的读取了。DHT11 的介绍就
这里有更详细的介绍，请参考 DHT11 数据手册。
因为开发板上没有标准配置 DHT11 这个传感器只有接口，所以要做本章的实验，
一定要找一个 DHT11 插在预留的 DHT11 接口上。
本章实验功能简介：启动时检查是否有 DHT11 存在，如果没有，则提示错误。
有在检测到 DHT11 然后开始读取温湿度值并显示 LCD 上，如果发现了 DHT11，则程
序每隔 100ms 左右读取一次数据，并显示温度和湿度 LCD 上。我们也用它 DS0 来指示程
顺序正在运行。
使用的硬件资源如下：
1) 指示灯 DS0
2) LCD 模块
3) PCF8574T
4) DHT11 温湿度传感器
我们已经介绍了这些，DHT11 和 DS18B20 同样，读取的界面是共用的 DHT11
的时候，。
DHT11 有 4 引脚，需要把 U10 的 4 使用所有接口，将 DHT11 传感器可以插入到这个上面
过 STM32F767 读取温度和湿度值。示意图如图所示 39.2.1 所示：
图 39.2.1 DHT11 连接示意图
这里要注意，将 DHT11 有字的一面朝内，有许多孔的一面朝外，然后插入
如图所示，四个孔内即可。
打开 DHT11 我们可以在数字温湿度传感器实验工程中添加数字温湿度传感器 dht11.c 文件和
dht11.h 文件，所有 DHT11 这两个文件中都有相关的驱动代码和定义。
打开 dht11.c 代码如下：
//复位 DHT11
void DHT11_Rst(void)
{
DHT11_IO_OUT();
//设置为输出
DHT11_DQ_OUT(0); //拉低 DQ
delay_ms(20);
至少//拉低 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(); //设置为输出
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(oid)
{
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_Initure;
__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
//开启 GPIOB 时钟
GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_12; //PB12
GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP; //推挽输出
GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP; //上拉
GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_HIGH; //高速
HAL_GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_Initure); //初始化
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。同样我们打开 dht11.h 可以看到，头文件中主要是一些端口配置以及函数申明，代码
比较简单。 接下来我们打开 main.c，该文件代码如下：
int main(void)
{
u8 t=0;
u8 temperature;
u8 humidity;
Cache_Enable();
//打开 L1-Cache
HAL_Init();
//初始化 HAL 库
Stm32_Clock_Init(432,25,2,9); //设置时钟,216Mhz
delay_init(180);
//初始化延时函数
uart_init(115200);
//初始化 USART
usmart_dev.init(90);
//初始化 USMART
LED_Init();
//初始化 LED
KEY_Init();
//初始化按键
SDRAM_Init();
//初始化 SDRAM
LCD_Init();
//初始化 LCD
PCF8574_Init();
//初始化 PCF8574
POINT_COLOR=RED;
LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"Apollo STM32F4/F7");
LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"DHT11 TEST");
LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");
LCD_ShowString(30,110,200,16,16,"2016/1/16");
PCF8574_ReadBit(BEEP_IO); //由于 DHT11 和 PCF8574 的中断引脚共用一个 IO，
//所以在初始化 DHT11 之前要先读取一次 PCF8574 的任意一个 IO，
//使其释放掉中断引脚所占用的 IO(PB12 引脚),否则初始化 DS18B20 会出问题
while(DHT11_Init())
//DHT11 初始化
{
LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"DHT11 Error");
delay_ms(200);
LCD_Fill(30,130,239,130+16,WHITE);
delay_ms(200);
}
LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"DHT11 OK");
POINT_COLOR=BLUE;//设置字体为蓝色
LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"Temp: C");
LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"Humi: %");
while(1)
{
if(t%10==0)//每 100ms 读取一次
{
PCF8574_ReadBit(BEEP_IO); //读取一次 PCF8574 的任意一个 IO，
//使其释放掉 PB12 引脚，否则读取 DHT11 可能会出问题
DHT11_Read_Data(&temperature,&humidity);
//读取温湿度值
LCD_ShowNum(30+40,150,temperature,2,16);
//显示温度
LCD_ShowNum(30+40,170,humidity,2,16);
//显示湿度
}
delay_ms(10);
t++;
if(t==20)
{
t=0;
LED0_Toggle;
}
}
}
主函数比较简单，进行一系列初始化后，如果 DHT11 初始化成功，那么每隔 100ms 读取
一次转换数据并显示在液晶上。至此，我们本章的软件设计就结束了。
在代码编译成功之后，我们通过下载代码到 ALIENTEK 阿波罗 STM32 开发板上，可以看
到 LCD 显示开始显示当前的温度值(假定 DHT11 已经接上去了)，如图 39.4.1 所示：
图 39.4.1 DHT11 实验效果图
至此，本章实验结束。大家可以将本章通过 DHT11 读取到的温度值，和前一章的通过
DS18B20 读取到的温度值对比一下，看看哪个更准确？