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电子产品世界 » 论坛首页 » 嵌入式开发 » STM32 » 【STM32WBA55CG开发板】便携式健康仪-DHT11温湿度传感器驱动【过程

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【STM32WBA55CG开发板】便携式健康仪-DHT11温湿度传感器驱动【过程贴】

SensorYoung
助工
2025-01-02 15:54:24     打赏

感谢EEPW推出的“ST NUCLEO-WBA55CG无线MCU开发大作战”活动，上次分享了基于STM32WBA55 NUCLEO开发板的TFT屏幕驱动。链接：【STM32WBA55CG开发板】便携式健康仪-TFT屏幕驱动【过程贴】 https://forum.eepw.com.cn/thread/388989/1

本次来分享驱动单总线传感器DHT11来获取环境温湿度数据的过程贴。

DHT11产品概述

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。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。产品为 4 针单排引脚封装。连接方便，特殊封装形式可根据用户需求而提供。

应用领域

►暖通空调 ►测试及检测设备

►汽车 ►数据记录器

► 消费品 ►自动控制

►气象站 ►家电

►湿度调节器 ►医疗

►除湿器


串行接口 (单线双向)

DATA 用于微处理器与 DHT11之间的通讯和同步,采用单总线数据格式,一次通讯时间4ms左右,数据分小数部分和整数部分,具体格式在下面说明,当前小数部分用于以后扩展,现读出为零.操作流程如下:

一次完整的数据传输为40bit,高位先出。

数据格式:8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据

+8bi温度整数数据+8bit温度小数数据

+8bit校验和

数据传送正确时校验和数据等于“8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bi温度整数数据+8bit温度小数数据”所得结果的末8位。

用户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.从模式下,DHT11接收到开始信号触发一次温湿度采集,

如果没有接收到主机发送开始信号,DHT11不会主动进行温湿度采集.采集数据后转换到低速模式。

1.通讯过程如图1所示

image.png


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。

image.png

总线为低电平,说明DHT11发送响应信号,DHT11发送响应信号后,再把总线拉高80us,准备发送数据,每一bit数据都以50us低电平时隙开始,高电平的长短定了数据位是0还是1.格式见下面图示.如果读取响应信号为高电平,则DHT11没有响应,请检查线路是否连接正常.当最后一bit数据传送完毕后，DHT11拉低总线50us,随后总线由上拉电阻拉高进入空闲状态。

数字0信号表示方法如图4所示

image.png


数字1信号表示方法.如图5所示

image.png


硬件连接：

image.png

在cubeide里面配置PA12:

image.png

DHT11头文件：

#ifndef __DHT11_H
#define __DHT11_H
#include "main.h"

extern u8 temperature;
extern u8 humidity;

#define	DHT11_DQ_IN  		HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_12)  //数据端口	PA12

/*
#define DHT11_GPIO_PORT    	GPIOA			              //GPIO端口
#define DHT11_GPIO_CLK 	    RCC_APB2Periph_GPIOA		//GPIO端口时钟
#define DHT11_GPIO_PIN		GPIO_Pin_15			        //连接到SCL时钟线的GPIO
*/

u8 DHT11_Init(void);//初始化DHT11
u8 DHT11_Read_Data(u8 *temp,u8 *humi);//读取温湿度
u8 DHT11_Read_Byte(void);//读出一个字节
u8 DHT11_Read_Bit(void);//读出一个位
u8 DHT11_Check(void);//检测是否存在DHT11
void DHT11_Rst(void);//复位DHT11
#endif

这里分享一个在ST CUBEIDE里面进行微妙延迟的方式，非常简单：

GPIOA挂载在AHB2上：

image.png

从时钟分配看，AHB2的时钟频率在100M，所以100个NOP即可大致1us。

image.png

void delay_1us(void)
{
	__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();
		__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();
		__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();
		__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();
		__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();
		__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();
		__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();
		__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();
		__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();
		__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();
}

void delay_us(uint16_t t)
{
	for(uint16_t i=0;i<t;i++)
	{
	delay_1us();
	}
}

DHT11驱动代码：

#include "dht11.h"
#include "main.h"

u8 temperature;
u8 humidity;

/* 100 NOP should be 1us??*/
void delay_1us(void)
{
/*	__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();
	__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();
	__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();
	__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();
	__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();
	__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();
	__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();
	__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();
	__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();
	__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();*/
	__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();
		__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();
		__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();
		__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();
		__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();
		__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();
		__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();
		__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();
		__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();
		__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();
}

void delay_us(uint16_t t)
{
	for(uint16_t i=0;i<t;i++)
	{
	delay_1us();
	}
}

void DHT11_IO_OUT(void)
{
/*	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
 	
 	RCC_APB2PeriphClockCmd(DHT11_GPIO_CLK|RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);	 
	GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable, ENABLE); 
	
 	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DHT11_GPIO_PIN;			
 	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; 		 
 	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
 	GPIO_Init(DHT11_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);	*/

	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
	/*Configure GPIO pin : PA12 */
	GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_12;
	GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
	GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
	GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
	HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}

void DHT11_IO_IN(void)
{
/*	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
 	
 	RCC_APB2PeriphClockCmd(DHT11_GPIO_CLK|RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);	
	GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable, ENABLE);    
	
 	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DHT11_GPIO_PIN;				 
 	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; 		 
 	GPIO_Init(DHT11_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);	*/

	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
	/*Configure GPIO pin : PA12 */
	GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_12;
	GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
	GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
	HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}

//复位DHT11
void DHT11_Rst(void)	  
{
	DHT11_IO_OUT(); 	//SET OUTPUT
	//DHT11_DQ_OUT=0; 	//拉低DQ
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_12, GPIO_PIN_RESET);
	HAL_Delay(20);    	//拉低至少18ms
	//DHT11_DQ_OUT=1; 	//DQ=1
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_12, GPIO_PIN_SET);
	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();//SET INPUT	 
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(void)			 
{
 	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)
{	 
 	
			
	DHT11_Rst();  //复位DHT11
	return DHT11_Check();//等待DHT11的回应
}


在主程序中每隔5s读取温湿度数据：
	currentMillis = millis();
	if( currentMillis - lastMillis > 5000 ){
		DHT11_Read_Data(&temperature, &humidity);	//读取温湿度值
		printf("温度:%d℃   湿度:%d%%RH\r\n", temperature, humidity);
		LCD_ShowIntNum(180,120,temperature,2,RED,WHITE,16);
		LCD_ShowIntNum(180,140,humidity,2,RED,WHITE,16);

		lastMillis = currentMillis;
	}


串口打印输出：

image.png

LCD屏幕输出：

image.png




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