零基础STM32单片机编程入门(十五) DHT11温湿度传感器模块实战含源码

文章目录

    • 一.概要
    • 二.DHT11主要性能参数
    • 三.DHT11温度传感器内部框图
    • 四.DTH11模块原理图
    • 五.DHT11模块跟单片机板子接线和通讯时序
      • 1.单片机跟DHT11模块连接示意图
      • 2.单片机跟DHT11模块通讯流程与时序
    • 六.STM32单片机DHT11温度传感器实验
    • 七.CubeMX工程源代码下载
    • 八.小结

一.概要

DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。传感器内部包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件。
在这里插入图片描述

二.DHT11主要性能参数

在这里插入图片描述

模块接口说明：
1.VCC 外接3.3V-5V
2.GND 外接GND
3.DATA 小板开关数字量输出接口 接单片机IO口

三.DHT11温度传感器内部框图

DHT11内部是由感湿原件、感温元件和OTP内存直接连接在内部一个8位MCU上，通过DHT11内部的MCU计算得出测量温度数值。
在这里插入图片描述

四.DTH11模块原理图

在这里插入图片描述

五.DHT11模块跟单片机板子接线和通讯时序

1.单片机跟DHT11模块连接示意图

DATA线是单线双向通讯
在这里插入图片描述

2.单片机跟DHT11模块通讯流程与时序

MCU发送一次开始信号后,DHT11从低功耗模式转换到高速模式,等待主机开始信号结束后,DHT11发送响应信号,送出40bit的数据,并触发一次信号采集,用户可选择读取部分数据。

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，一共 5 字节（40bit）数据。
校验和为前面 4 个字节数据累加和，取8bit数据，校验和的目的是为了保证数据传输的可靠准确，如果传输的校验和跟自己计算的校验和不对，说明传输的数据中有错误。

MCU与DHT11通讯时序
在这里插入图片描述

MCU与DHT11通讯时序再细化，开始准备通讯的时序图如下
总线空闲状态为高电平,主机把总线拉低等待DHT11响应,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。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.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,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, 总线由上拉电阻拉高。
在这里插入图片描述

MCU与DHT11通讯时序再细化，数据0信号表示方法
每一bit数据都以50us低电平时序开始,高电平的长短定了数据位是0还是1。
在这里插入图片描述

MCU与DHT11通讯时序再细化，数据1信号表示方法
每一bit数据都以50us低电平时序开始,高电平的长短定了数据位是0还是1。

在这里插入图片描述

六.STM32单片机DHT11温度传感器实验

硬件准备：

STLINK接STM32F103C8T6小系统板，STLINK接电脑USB口。

板子与OLED用杜邦线连接：
板子G----液晶GND
板子3.3–液晶VCC
板子B10—液晶SCL
板子B11—液晶SDA

用杜邦线把模块与开发板相连：
板子A0----模块DATA
板子3.3—模块VCC
板子G-----模块GND

打开STM32CubeMX软件,新建工程
在这里插入图片描述
Part Number处输入STM32F103C8，再双击就创建新的工程
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配置下载口引脚
在这里插入图片描述
配置外部晶振引脚
在这里插入图片描述
配置系统主频
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配置PA0为输出，输出也可以读取引脚电平信号，还因为模块内部有上拉电阻，所以不需要配上拉，在PA0改成输入引脚配置的时候，程序里做了上拉配置。
在这里插入图片描述

配置工程文件名，保存路径，KEIL5工程输出方式
在这里插入图片描述
生成工程
在这里插入图片描述
用Keil5打开工程
在这里插入图片描述

添加OLED驱动文件
在这里插入图片描述

添加温湿度传感器相关代码

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

主要代码

/**
  * 函数功能: 使DHT11-DATA引脚变为上拉输入模式
  * 输入参数: 无
  * 返 回 值: 无
  * 说    明：无
  */
static void DHT11_Mode_IPU(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
	GPIO_InitStruct.Pin = DHT11_Dout_PIN;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
  HAL_GPIO_Init(DHT11_Dout_PORT, &GPIO_InitStruct);
}

/**
  * 函数功能: 使DHT11-DATA引脚变为推挽输出模式
  * 输入参数: 无
  * 返 回 值: 无
  * 说    明：无
  */
static void DHT11_Mode_Out_PP(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
	GPIO_InitStruct.Pin = DHT11_Dout_PIN;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
  HAL_GPIO_Init(DHT11_Dout_PORT, &GPIO_InitStruct);
}

/**
  * 函数功能: 从DHT11读取一个字节，MSB先行
  * 输入参数: 无
  * 返 回 值: 无
  * 说    明：无
  */
static 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_Data_IN()==Bit_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 
		 */
		delay_us(40); //延时x us 这个延时需要大于数据0持续的时间即可	   	  

		if(DHT11_Data_IN()==Bit_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_Data_IN()==Bit_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;
}

/**
  * 函数功能: 一次完整的数据传输为40bit，高位先出
  * 输入参数: DHT11_Data:DHT11数据类型
  * 返 回 值: ERROR：  读取出错
  *           SUCCESS：读取成功
  * 说    明：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)
{  
  uint8_t temp;
  uint16_t humi_temp;
  
	/*输出模式*/
	DHT11_Mode_Out_PP();
	/*主机拉低*/
	DHT11_Dout_LOW();
	/*延时18ms*/
	HAL_Delay(20);

	/*总线拉高 主机延时30us*/
	DHT11_Dout_HIGH(); 

	delay_us(30);   //延时30us

	/*主机设为输入 判断从机响应信号*/ 
	DHT11_Mode_IPU();
	delay_us(30);   //延时30us
	/*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_Data_IN()==Bit_RESET)     
	{
    /*轮询直到从机发出 的80us 低电平 响应信号结束*/  
    while(DHT11_Data_IN()==Bit_RESET);

    /*轮询直到从机发出的 80us 高电平 标置信号结束*/
    while(DHT11_Data_IN()==Bit_SET);

    /*开始接收数据*/   
    DHT11_Data->humi_high8bit= DHT11_ReadByte();
    DHT11_Data->humi_low8bit = DHT11_ReadByte();
    DHT11_Data->temp_high8bit= DHT11_ReadByte();
    DHT11_Data->temp_low8bit = 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_HIGH();
    
    /* 对数据进行处理 */
    humi_temp=DHT11_Data->humi_high8bit*100+DHT11_Data->humi_low8bit;
    DHT11_Data->humidity =(float)humi_temp/100;
    
    humi_temp=DHT11_Data->temp_high8bit*100+DHT11_Data->temp_low8bit;
    DHT11_Data->temperature=(float)humi_temp/100;    
    
    /*检查读取的数据是否正确*/
    temp = DHT11_Data->humi_high8bit + DHT11_Data->humi_low8bit + 
           DHT11_Data->temp_high8bit+ DHT11_Data->temp_low8bit;
    if(DHT11_Data->check_sum==temp)
    { 
      return SUCCESS;
    }
    else 
      return ERROR;
	}	
	else
		return ERROR;
}

int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();//8M外部晶振，72M主频

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
	OLED_Init();//OLED初始化  
	OLED_Clear();//清屏
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
 DHT11_Init();            //DHT11初始化
	while(1) 
	{		
		if(DHT11_Read_TempAndHumidity(&DHT11_Data))//读取温度，湿度
		{	
		}
		OLED_Clear();
		OLED_ShowCHinese(18,0,0);//光
		OLED_ShowCHinese(36,0,1);//子
		OLED_ShowCHinese(54,0,2);//物
		OLED_ShowCHinese(72,0,3);//联
		OLED_ShowCHinese(90,0,4);//网
		
		OLED_ShowString(24,3,"DHT11 TEST");
		OLED_ShowString(0,6,"Tem: ");  
		OLED_ShowNum(30,6,DHT11_Data.temperature,3,16);//显示温度 
		OLED_ShowString(60,6,"Hum: ");  
		OLED_ShowNum(90,6,DHT11_Data.humidity,3,16);//显示湿度 
		OLED_ShowString(120,6,"%");  		
		HAL_Delay(1000);//等待1秒
	}	  
  /* USER CODE END 3 */
}

七.CubeMX工程源代码下载

链接：https://pan.baidu.com/s/1A3xZVBXh6eVdUnkTNj0AGQ
提取码：tezu
如果链接失效，可以联系博主给最新链接
程序下载下来之后解压就行

八.小结

在嵌入式开发中，温湿度传感器是一种十分常用的传感器，可以用于天气预报、智能家居、智慧大屏等等。

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