STM32CubeMX系列 | DHT11温湿度传感器
1. DHT11简介
DHT11是一款温湿度一体化的数字传感器，该传感器包括一个电阻式测湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机连接。通过单片机微处理器简单的电路连接就能够实时的采集湿度和温度。DHT11与STM32之间能采用简单的单总线进行通讯，仅需一个IO口。传感器内部温度和湿度数据40个bit的数据一次性传给单片机，数据采用校验和方式进行校验，有效的保证数据传输的准确性。 DHT11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5个字节（40Bit）组成。数据分小数和整数部分，一次完整的数据传输为40bit，高位先出。数据格式如下图示
根据以上数据，即可算出温度和湿度的值，计算方法如下：
湿度 = byte4.byte3 温度 = byte2.byte1 校验 = byte4 + byte3 + byte2 + byte1
DHT11和单片机的一次通讯最大为3ms左右，建议主机连续读取时间间隔不要小于100ms，下面是DHT11的三种时序：
数据发送时序：首先主机发送开始信号，即拉低数据线保持t1（至少18ms）时间，接着拉高数据线t2（20 ~ 40us）时间；然后读取DHT11的响应，正常的话DHT11会拉低数据线并保持t3（40 ~ 50us）时间作为响应信号，接着DHT11拉高数据线并保持t4（40 ~ 50us）时间后，开始传输数据
DHT11输出0时序
DHT11输出1时序
2. 硬件设计
D1指示灯用来提示系统运行状态，PG11连接DHT11温湿度传感器用来检测环境温湿度，串口1用来打印温度值
D1指示灯
PG11
USART1
TIM7（提供us延时）
3. 软件设计
3.1 STM32CubeMX设置
RCC设置外接HSE，时钟设置为72M
PC0设置为GPIO推挽输出模式、上拉、高速、默认输出电平为高电平
USART1选择为异步通讯方式，波特率设置为115200Bits/s，传输数据长度为8Bit，无奇偶校验，1位停止位
PG11设置为GPIO推挽输出模式、上拉、高速
激活TIM7，预分频因子设为72-1，向上计数，自动重载值为65535；因此计数器CNT_CLK = 1MHz，计数器周期为1us
输入工程名，选择工程路径（不要有中文），选择MDK-ARM V5；勾选Generated periphera initialization as a pair of ‘.c/.h’ files per IP ；点击GENERATE CODE，生成工程代码
3.2 MDK-ARM编程
在tim.c文件下实现微秒延时（us）函数
void delay_us(uint16_t us){
uint16_t differ = 0xffff-us-5;
__HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim7,differ); //设定TIM7计数器起始值
HAL_TIM_Base_Start(&htim7); //启动定时器
while(differ < 0xffff-5){ //判断
differ = __HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim7); //查询计数器的计数值
}
HAL_TIM_Base_Stop(&htim7);
}
创建按键驱动文件DHT11.c 和相关头文件DHT11.h
void DHT11_IO_IN(void){ //IO口方向设置为输入
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_11;
GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
HAL_GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure);
}
void DHT11_IO_OUT(void){ //IO口方向设置为输出
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_11;
GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStructure.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
HAL_GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure);
}
void DHT11_Rst(void){
DHT11_IO_OUT(); //设置为输出
DHT11_DQ_OUT_LOW; //拉低
HAL_Delay(20); //至少18ms
DHT11_DQ_OUT_HIGH; //拉高
delay_us(30); //至少20~40us
}
uint8_t DHT11_Check(void){
uint8_t retry=0;
DHT11_IO_IN();
while (DHT11_DQ_IN&&retry<100){ //拉低40~80us
retry++;
delay_us(1);
};
if(retry>=100)return 1;
else retry=0;
while (!DHT11_DQ_IN&&retry<100){ //拉高40~80us
retry++;
delay_us(1);
};
if(retry>=100)return 1;
return 0; //检测到DHT11返回0
}
uint8_t DHT11_Read_Bit(void){
uint8_t 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){ //等待变为高电平
retry++;
delay_us(1);
}
delay_us(40); //等待40us
if(DHT11_DQ_IN)return 1;
else return 0;
}
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;
}
uint8_t DHT11_Read_Data(uint16_t *temp,uint16_t *humi){
uint8_t buf[5];
uint8_t i;
DHT11_Rst();
if(DHT11_Check()==0){
for(i=0;i<5;i++){
buf[i]=DHT11_Read_Byte();
}
if((buf[0]+buf[1]+buf[2]+buf[3])==buf[4]){
*humi=(buf[0]<<8) + buf[1];
*temp=(buf[2]<<8) + buf[3];
}
}else return 1;
return 0;
}
uint8_t DHT11_Init(void){
GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure; //PG11的初始化已经在cubemx中完成，可以忽略此段初始化代码
__HAL_RCC_GPIOG_CLK_ENABLE();
GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_11;
GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP;
GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
HAL_GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_Initure);
DHT11_Rst();
return DHT11_Check();
}
在main.c文件下编写DHT11测试代码
int main(void){
/* USER CODE BEGIN 1 */
uint16_t temperature;
uint16_t humidity;
/* USER CODE END 1 */
HAL_Init();
SystemClock_Config();
MX_GPIO_Init();
MX_TIM7_Init();
MX_USART1_UART_Init();
/* USER CODE BEGIN 2 */
while(DHT11_Init()){
printf("DHT11 Checked failed!!!rn");
HAL_Delay(500);
}
printf("DHT11 Checked Sucess!!!rn");
/* USER CODE END 2 */
while (1){
DHT11_Read_Data(&temperature,&humidity);
printf("DHT11 Temperature = %d.%d degreern",temperature>>8,temperature&0xff);
printf("DHT11 Humidity = %d.%d%%rn",humidity>>8,humidity&0xff);
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_0);
HAL_Delay(500);
}
}
4. 下载验证
编译无误下载到开发板后，可以看到D1指示灯不断闪烁，串口不断打印出当前温湿度值。串口输出如下信息：
DHT11 Checked Sucess!!! DHT11 Temperature = 28.20 degree DHT11 Humidity = 30.21%