DHT11 の紹介
DHT11 デジタル温湿度センサーは、校正済みのデジタル信号出力を備えた温湿度複合センサーで、特別なデジタルモジュール取得技術と温湿度センシング技術を適用して、製品が非常に高い信頼性と優れた長期安定性を保証します。センサーには抵抗湿度検知素子と NTC 温度測定素子が含まれており、高性能 8 ビット マイクロコントローラーに接続されています。したがって、この製品は、優れた品質、超高速応答、強力な抗干渉能力、および高いコストパフォーマンスという利点を備えています。各 DHT11 センサーは、非常に正確な湿度校正チャンバーで校正されます。校正係数はプログラムの形式で OTP メモリに保存され、これらの校正係数はモデルの検出プロセス中にセンサーで呼び出されます。単線シリアルインターフェイスにより、システム統合が簡単かつ迅速に行えます。超小型サイズと極めて低い消費電力により、最も要求の厳しいアプリケーションにも最適です。本製品は、接続が容易な4ピン1列ピンパッケージです。
DHT11の仕組み
2.1、DHT11data データ形式: (上位バイト先出し)
40 ビットのデータの 1 回の送信 = 8 ビットの湿度整数データ + 8 ビットの湿度 10 進数データ + 8 ビットの温度整数データ + 8 ビットの温度 10 進数データ + 8 ビットのチェックサム。データ送信が正しい場合、チェックサムデータは、「8 ビット湿度整数データ + 8 ビット湿度 10 進数データ + 8 ビット温度整数データ + 8 ビット温度 10 進数データ」によって得られる結果の最後の 8 ビットと等しくなります。 」。
ユーザ MCU が起動信号を送信すると、DHT11 は低消費電力モードから高速モードに切り替わり、ホスト起動信号の終了を待って応答信号を送信し、40 ビットデータを送信し、信号取得をトリガします。このモードでは、DHT11 は温度と湿度の収集をトリガーする開始信号を受信します。ホストから開始信号を受信しない場合、DHT11 は積極的に温度と湿度を収集せず、次のモードに切り替わります。データ収集後は低速モードになります。
2.2. タイミングプログラミング
開始シーケンス
バスのアイドル状態は高レベルであり、ホストはバスをプルダウンして DHT11 の応答を待ちます。ホストは、DHT11 が開始信号を検出できるようにするために、18 ミリ秒以上バスをプルダウンする必要があります。ホストの起動信号を受信した後、DHT11 はホストの起動信号が終了するのを待ち、80us の Low レベルの応答信号を送信します ホストが起動信号を送信した後、20 ～ 40us の遅延を待って、DHT11 の応答信号を読み取ります、ホストは開始信号を送信します。その後、ホストは入力モードに切り替わるか、ハイレベルを出力し、バスはプルアップ抵抗によってハイにプルされます。
データ受信タイミング
バスはロー レベルです。これは、DHT11 が応答信号を送信することを意味します。DHT11 が応答信号を送信した後、データ送信の準備のために 80 マイクロ秒間バスをプルアップします。データの各ビットは 50 マイクロ秒のロー レベル タイム スロットで始まります。 High レベルの長さによってデータが決まります。ビットは 0 または 1 です。フォーマットは下図に示されています。読み出し応答信号が High の場合、DHT11 は応答しません。回線が正しく接続されているかどうかを確認してください。データの最後のビットが送信されると、DHT11 はバスを 50us プルダウンし、その後バスはプルアップ抵抗によって High にプルされてアイドル状態になります。
0番信号の表現方法
デジタル1信号表現方式
* DHT11コード
3. DHT11 の通信処理とコード
3.1. 簡易通信処理
最初のステップは、IO ポートを初期化し、開始シーケンスを完了して DHT11 が存在するかどうかを確認することです。
2 番目のホストの信号線はデータ受信の準備のために High にプルされ、40 ビットが順番に受信されます。
3.2 メインプログラム部
dht11.c*の部分コード
#include "delay.h"
#include "dht11.h"
#include "tim.h"
#define DHT11_DQ_IN HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, DHT11_DATA_OUT_Pin, GPIO_PIN_SET) //输入
//初始化DHT11，同时检测是否连接上DHT11，PA11初始化
uint8_t DHT11_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {
0};
/* GPIO Ports Clock Enable */
__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
/*Configure GPIO pin Output Level */
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, DHT11_DATA_OUT_Pin, GPIO_PIN_SET);
/*Configure GPIO pin : PtPin */
GPIO_InitStruct.Pin = DHT11_DATA_OUT_Pin;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLDOWN;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
HAL_GPIO_Init(DHT11_DATA_OUT_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);
DHT11_Rst();
return DHT11_Check();
}
//复位DHT11
void DHT11_Rst(void)
{
DHT11_IO_OUT(); //SET OUTPUT
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, DHT11_DATA_OUT_Pin, GPIO_PIN_RESET); //拉低
DelayXms(20); //拉低延时至少18ms
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, DHT11_DATA_OUT_Pin, GPIO_PIN_SET); //DQ=1，拉高
DelayUs(30); //拉高延时至少20~40us
}
//检测回应
//返回1：检测错误
//返回0：检测成功
uint8_t DHT11_Check(void)
{
uint8_t retry=0;
DHT11_IO_IN();//SET INPUT
while (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_0)&&retry<100)//DHT11拉低40~80us
{
retry++;
DelayUs(1);
};
if(retry>=100)return 1;
else retry=0;
while (!HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_0)&&retry<100)//DHT11再次拉高40~80us
{
retry++;
DelayUs(1);
};
if(retry>=100)return 1;
return 0;
}
//读取一个位Bit
//返回1或0
uint8_t DHT11_Read_Bit(void)
{
uint8_t retry=0;
while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_0)&&retry<100)//等待变低电平
{
retry++;
DelayUs(1);
}
retry=0;
while(!HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_0)&&retry<100)//等待变高电平
{
retry++;
DelayUs(1);
}
DelayUs(40);//等待40us
if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_0))return 1;
else return 0;
}
//读取一个字节
//返回读到的数据
uint8_t DHT11_Read_Byte(void)
{
uint8_t i,dat;
dat=0;
for (i=0;i<8;i++)
{
dat<<=1;
dat|=DHT11_Read_Bit();
}
return dat;
}
//DHT11读取一次数据
//temp:温度(范围:0~50°)
//humi:湿度(范围:20%~90%)
//tem：温度小数位
//hum：湿度小数位
uint8_t DHT11_Read_Data(uint8_t *temp,uint8_t *humi,uint8_t *tem,uint8_t *hum)
{
uint8_t buf[5];
uint8_t i;
DHT11_Rst();
if(DHT11_Check()==0)
{
for(i=0;i<5;i++)//读取40位字节
{
buf[i]=DHT11_Read_Byte();
}
if((buf[0]+buf[1]+buf[2]+buf[3])==buf[4])
{
*humi=buf[0];
*hum=buf[1];
*temp=buf[2];
*tem=buf[3];
}
}
else return 1;
return 0;
}
//DHT11输出模式配置
void DHT11_IO_OUT()
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {
0};
/* GPIO Ports Clock Enable */
__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
/*Configure GPIO pin Output Level */
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, DHT11_DATA_OUT_Pin, GPIO_PIN_SET);
/*Configure GPIO pin : PtPin */
GPIO_InitStruct.Pin = DHT11_DATA_OUT_Pin;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLDOWN;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
HAL_GPIO_Init(DHT11_DATA_OUT_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);
}
//DHT11输入模式配置
void DHT11_IO_IN(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {
0};
/* GPIO Ports Clock Enable */
__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
/*Configure GPIO pin : PC0 */
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);
}
dht11.h部分代码
```c
#ifndef _DHT11_H_
#define _DHT11_H_
#include "main.h"
#define DHT11_DATA_OUT_Pin GPIO_PIN_0
#define DHT11_DATA_OUT_GPIO_Port GPIOC
void DHT11_Rst(void);
uint8_t DHT11_Check(void);
uint8_t DHT11_Read_Bit(void);
uint8_t DHT11_Read_Byte(void);
uint8_t DHT11_Read_Data(uint8_t *temp,uint8_t *humi,uint8_t *tem,uint8_t *hum);
uint8_t DHT11_Init(void);
void DHT11_IO_IN(void);
void DHT11_IO_OUT();
#endif
mian.c代码
```c
/* USER CODE BEGIN Header */
/**
******************************************************************************
* @file : main.c
* @brief : Main program body
******************************************************************************
* @attention
*
* <h2><center>© Copyright (c) 2022 STMicroelectronics.
* All rights reserved.</center></h2>
*
* This software component is licensed by ST under BSD 3-Clause license,
* the "License"; You may not use this file except in compliance with the
* License. You may obtain a copy of the License at:
* opensource.org/licenses/BSD-3-Clause
*
******************************************************************************
*/
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "tim.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"
/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "dht11.h"
#include "delay.h"
/* USER CODE END Includes */
/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */
/* USER CODE END PTD */
/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */
/* USER CODE END PD */
/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */
/* USER CODE END PM */
/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PV */
/* USER CODE END PV */
/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */
/* USER CODE END PFP */
/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
/* USER CODE END 0 */
/**
* @brief The application entry point.
* @retval int
*/
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();
/* USER CODE BEGIN SysInit */
/* USER CODE END SysInit */
/* Initialize all configured peripherals */
MX_GPIO_Init();
MX_TIM6_Init();
MX_TIM7_Init();
MX_USART1_UART_Init();
MX_USART2_UART_Init();
MX_USART3_UART_Init();
/* USER CODE BEGIN 2 */
Delay_Init();
uint8_t temperature;
uint8_t humidity;
uint8_t temp;
uint8_t humi;
uint8_t rx_buf[5];
DHT11_Init(); //DHT11初始化 引脚PA4PA6-MISO PA7-MOSI
/* USER CODE END 2 */
/* Infinite loop */
/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
DHT11_Read_Data(&temperature,&humidity,&temp,&humi);
rx_buf[0]=temperature;
rx_buf[1]=humidity;
printf("temp=%d,humi=%d\r\n",rx_buf[0],rx_buf[1]);
DelayXms(5000);
}
/* USER CODE END 3 */
}
/**
* @brief System Clock Configuration
* @retval None
*/
void SystemClock_Config(void)
{
RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
/** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
* in the RCC_OscInitTypeDef structure.
*/
RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;
RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;
if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
/** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
*/
RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
|RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
}
/* USER CODE BEGIN 4 */
/* USER CODE END 4 */
/**
* @brief This function is executed in case of error occurrence.
* @retval None
*/
void Error_Handler(void)
{
/* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
/* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
__disable_irq();
while (1)
{
}
/* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}
#ifdef USE_FULL_ASSERT
/**
* @brief Reports the name of the source file and the source line number
* where the assert_param error has occurred.
* @param file: pointer to the source file name
* @param line: assert_param error line source number
* @retval None
*/
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
/* USER CODE BEGIN 6 */
/* User can add his own implementation to report the file name and line number,
ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
/* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */
/************************ (C) COPYRIGHT STMicroelectronics *****END OF FILE****/
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