STM32F103C8T6 温湿度传感器DHT11实现温湿度采集
通信原理
单总线通信
DHT11设备采用简化的单总线通信。单总线只有一条数据线,主从机之间的数据交换和控制命令由单总线完成。在单总线系统中,只有当主机呼叫机器时,机器才能响应。
装载在单总线上的设备必须通过漏极开路或三态端口连接到数据线,以允许设备在没有数据的情况下释放总线。单总线通常需要外4.7kΩ这样,当总线闲置时,总线总是高电平
传输数据位定义
40位数据一次传输,高位先出。数据格式:
8bit湿度数据 8bit湿度小数据 8bit温度整数据 8bit温度小数据 8bit校验位。 注:湿度小数为0。
数据定义:
“8bit湿度数据 8bit湿度小数据 8bit温度整数据 8bit温度小数数据”
8bit验证位置等于所得结果的最后8位。
数据传输时序:
数据采集过程
- 首先,对MCU初始化,将MCU的I/O带上拉电阻的推拉输出设置在口中。代码如下:
/*Configure GPIO pin : DHT11_Pin */ GPIO_InitStruct.Pin = DHT11_Pin; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP; GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW; HAL_GPIO_Init(DHT11_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);
-
MCU发送开始信号——I/O口输出低电平,至少不少于18ms,最大不大于30ms。
-
将MCU的I/O设置为浮空输入状态,等待DHT由于上拉电阻的存在,11响应信号变为高电平,设置总线I/O代码如下:
/* * 函数名:DHT11_Mode_IPU * 描述 :使DHT11-DATA引脚变成浮空输入模式 * 输入 :无 * 输出 :无 */ void DHT11_Mode_IPU(void) {
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; /*选择要控制的DHT11_GPIO_PORT引脚*/ GPIO_InitStruct.Pin=DHT11_Pin; /*引脚模式设置为浮空输入模式*/ GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; /*调用库函数,初始化DHT11_GPIO_PORT*/ HAL_GPIO_Init(DHT11_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct); }
接下来就是DHT11向MCU发送数据的过程。
首先,在DHT11检测到外部MCU当发送低电平信号时,延迟后输出83us低电平,紧接着输出87us准备接收高电平通知外设。
- MCU延时30us之后,检测总线上是否有低电平(响应信号),如果不响应,则返回error信息。如果响应后等待低电平结束,然后等待高电平结束,您可以开始接收40个有效数据。
位数据“0”的格式为:54微秒的低电平和23-27微秒的高电平,位数据“1”的格式为:54微秒的低电平加68-74微秒的高电平
- MCU等待低电平结束,根据DHT通过检测,可以知道11中0和1的表达方法毫秒后,总线上的电平状态可以获得数据,这里高电平的持续时间大于数据。这里需要注意的是,。代码如下:
/* * 从DHT读一个字节,MSB先行 */ uint8_t DHT11_ReadByte ( void ) {
uint8_t i, temp=0;
for(i=0;i<8;i++)
{
/*每bit以50us低电平标置开始,轮询直到从机发出的50us 低电平 结束*/
while(DHT11_Dout_IN()==GPIO_PIN_RESET);
/*DHT11 以26~28us的高电平表示“0”,以70us高电平表示“1”, *通过检测 x us后的电平即可区别这两个状 ,x 即下面的延时 */
CPU_TS_Tmr_Delay_US(30); //延时x us 这个延时需要大于数据0持续的时间即可
if(DHT11_Dout_IN()==GPIO_PIN_SET)/* x us后仍为高电平表示数据“1” */
{
/* 等待数据1的高电平结束 */
while(DHT11_Dout_IN()==GPIO_PIN_SET);
temp|=(uint8_t)(0x01<<(7-i)); //把第7-i位置1,MSB先行
}
else // x us后为低电平表示数据“0”
{
temp&=(uint8_t)~(0x01<<(7-i)); //把第7-i位置0,MSB先行
}
}
return temp;
}
- MCU再读取完40位数据后,需要检查数据的正确性。
校验位的数据定义:
“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校验位等于所得结果的末8位。
至此就完成了DHT11的一次数据采集。下面是一次完整采集的函数代码:
/* * 一次完整的数据传输为40bit,高位先出 * 8bit 湿度整数 + 8bit 湿度小数 + 8bit 温度整数 + 8bit 温度小数 + 8bit 校验和 */
uint8_t DHT11_Read_TempAndHumidity(DHT11_Data_TypeDef *DHT11_Data)
{
/*输出模式*/
DHT11_Mode_Out_PP();
/*主机拉低*/
DHT11_Dout_0;
/*延时18ms*/
HAL_Delay(25);
/*总线拉高 主机延时30us*/
DHT11_Dout_1;
CPU_TS_Tmr_Delay_US(30); //延时30us
/*主机设为输入 判断从机响应信号*/
DHT11_Mode_IPU();
/*判断从机是否有低电平响应信号 如不响应则跳出,响应则向下运行*/
if(DHT11_Dout_IN()==GPIO_PIN_RESET)
{
/*轮询直到从机发出 的80us 低电平 响应信号结束*/
while(DHT11_Dout_IN()==GPIO_PIN_RESET);
/*轮询直到从机发出的 80us 高电平 标置信号结束*/
while(DHT11_Dout_IN()==GPIO_PIN_SET);
/*开始接收数据*/
DHT11_Data->humi_int= DHT11_ReadByte();
DHT11_Data->humi_deci= DHT11_ReadByte();
DHT11_Data->temp_int= DHT11_ReadByte();
DHT11_Data->temp_deci= DHT11_ReadByte();
DHT11_Data->check_sum= DHT11_ReadByte();
/*读取结束,引脚改为输出模式*/
DHT11_Mode_Out_PP();
/*主机拉高*/
DHT11_Dout_1;
/*检查读取的数据是否正确*/
if(DHT11_Data->check_sum == DHT11_Data->humi_int + DHT11_Data->humi_deci + DHT11_Data->temp_int+ DHT11_Data->temp_deci)
return SUCCESS;
else
return ERROR;
}
else
return ERROR;
}