概述

本篇介紹如何驅(qū)動(dòng)DH11濕度傳感器同時(shí)實(shí)現(xiàn)當(dāng)前串口數(shù)據(jù)打印。
DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。

硬件準(zhǔn)備

首先需要準(zhǔn)備一個(gè)開發(fā)板，這里我準(zhǔn)備的是芯片型號(hào)R7FA2E1A72DFL的開發(fā)板：

視頻教程

https://www.bilibili.com/video/BV1e94y1C7YV/

產(chǎn)品參數(shù)

溫度測(cè)測(cè)量范圍為-20-60℃，濕度的策略范圍為5-95%RH。

電路設(shè)置

1.典型應(yīng)用電路中建議連接線長(zhǎng)度短于 5m 時(shí)用 4.7K 上拉電阻，大于 5m 時(shí)根據(jù)實(shí)際情況降低上拉電
阻的阻值。
2. 使用 3.3V 電壓供電時(shí)連接線盡量短，接線過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致傳感器供電不足，造成測(cè)量偏差。
3. 每次讀出的溫濕度數(shù)值是上一次測(cè)量的結(jié)果，欲獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),需連續(xù)讀取 2 次，但不建議連續(xù)多次
讀取傳感器，每次讀取傳感器間隔大于 2 秒即可獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。
4. 電源部分如有波動(dòng)，會(huì)影響到溫度。如使用開關(guān)電源紋波過(guò)大，溫度會(huì)出現(xiàn)跳動(dòng)。

數(shù)據(jù)格式

DHT11 器件采用簡(jiǎn)化的單總線通信。單總線即只有一根數(shù)據(jù)線，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)交換、控制均由單總線完成。設(shè)備（主機(jī)或從機(jī)）通過(guò)一個(gè)漏枀開路或三態(tài)端口連至該數(shù)據(jù)線，以允許設(shè)備在不發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)能夠釋放總線，而讓其它設(shè)備使用總線；單總線通常要求外接一個(gè)約 4.7kΩ 的上拉電阻，這樣，當(dāng)總線閑置時(shí)，其狀態(tài)為高電平。由于它們是主從結(jié)極，只有主機(jī)呼叫從機(jī)時(shí)，從機(jī)才能應(yīng)答，因此主機(jī)訪問(wèn)器件都必須嚴(yán)格遵循單總線序列，如果出現(xiàn)序列混亂，器件將不響應(yīng)主機(jī)。
DATA 用于微處理器與 DHT11 之間的通訊和同步,采用單總線數(shù)據(jù)格式，一次傳送 40 位數(shù)據(jù)，高位先出。
數(shù)據(jù)格式:
8bit 濕度整數(shù)數(shù)據(jù) + 8bit 濕度小數(shù)數(shù)據(jù) + 8bit 溫度整數(shù)數(shù)據(jù) + 8bit 溫度小數(shù)數(shù)據(jù) + 8bit 校驗(yàn)位。
注：其中濕度小數(shù)部分為 0。

數(shù)據(jù)讀取步驟

步驟一:
DHT11 上電后（DHT11 上電后要等待 1S 以越過(guò)不穩(wěn)定狀態(tài)在此期間不能發(fā)送任何指令），測(cè)試環(huán)境
溫濕度數(shù)據(jù)，并記錄數(shù)據(jù)，同時(shí) DHT11 的 DATA 數(shù)據(jù)線由上拉電阻拉高一直保持高電平；此時(shí) DHT11 的DATA 引腳處于輸入狀態(tài)，時(shí)刻檢測(cè)外部信號(hào)。
步驟二:
微處理器的 I/O 設(shè)置為輸出同時(shí)輸出低電平，且低電平保持時(shí)間不能小于 18ms（最大不得超過(guò)30ms），
然后微處理器的 I/O 設(shè)置為輸入狀態(tài)，由于上拉電阻，微處理器的 I/O 即 DHT11 的 DATA 數(shù)據(jù)線也隨之變高，等待 DHT11 作出回答信號(hào)，發(fā)送信號(hào)如圖所示：

步驟三:
DHT11 的 DATA 引腳檢測(cè)到外部信號(hào)有低電平時(shí)，等待外部信號(hào)低電平結(jié)束，延遲后 DHT11 的 DATA引腳處于輸出狀態(tài)，輸出 83 微秒的低電平作為應(yīng)答信號(hào)，緊接著輸出 87 微秒的高電平通知外設(shè)準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)，微處理器的 I/O 此時(shí)處于輸入狀態(tài)，檢測(cè)到 I/O 有低電平（DHT11 回應(yīng)信號(hào)）后，等待 87 微秒的高電平后的數(shù)據(jù)接收，發(fā)送信號(hào)如圖所示：

由 DHT11 的 DATA 引腳輸出 40 位數(shù)據(jù)，微處理器根據(jù) I/O 電平的變化接收 40 位數(shù)據(jù)，位數(shù)據(jù)“0”的格式為： 54 微秒的低電平和 23-27 微秒的高電平，位數(shù)據(jù)“1”的格式為： 54 微秒的低電平加 68-74微秒的高電平。位數(shù)據(jù)“0”、“1”格式信號(hào)如圖所示：

整理后數(shù)據(jù)如下所示。

GPIO設(shè)置

DHT11溫濕度模塊如下所示。

對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)口如下所示，為P301。

由于需要去配置

上述中，可以添加延時(shí)1s在讓程序跑起來(lái)，使得溫濕度傳感器穩(wěn)定。

/**********************DHT11初始化***************************************/    
    R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_03_PIN_01, BSP_IO_LEVEL_HIGH);
    R_BSP_SoftwareDelay(1000U, BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS);

可以通過(guò)R_IOPORT_PinCfg ()進(jìn)行IO修改。

例如設(shè)置為輸入狀態(tài)。

//DATA設(shè)為輸入狀態(tài)
    R_IOPORT_PinCfg(&g_ioport_ctrl,BSP_IO_PORT_03_PIN_01,((uint32_t) IOPORT_CFG_PORT_DIRECTION_INPUT));

讀取溫濕度數(shù)據(jù)

由于使用的是內(nèi)部晶振，故精確度肯定是不如外部晶振的，對(duì)應(yīng)的時(shí)間需要稍作修改。
起始信號(hào)如下圖所示。

相應(yīng)信號(hào)如下圖所示。

若數(shù)據(jù)無(wú)法正常讀取出來(lái)，可以適當(dāng)修改如下的us延時(shí)。

注意在主程序中引入對(duì)應(yīng)的頭文件。

#include "dht11.h"

溫濕度變量需要在主程序中進(jìn)行定義。

//溫濕度變量定義
uint8_t humdity_integer;//濕度整數(shù)
uint8_t humdity_decimal;//濕度小數(shù)
uint8_t temp_integer ;//溫度整數(shù)
uint8_t temp_decimal ;//溫度小數(shù)
uint8_t dht11_check ;//校驗(yàn)值

在主程序中每5S讀一次數(shù)據(jù)。

if(rtc_second%5==0)//5S讀一次
               {
                   DHT11_Read();
                   printf("hum=%d temp=%dn",humdity_integer,temp_integer);

               }

dht11.c

/*
 * dht11.c
 *
 *  Created on: 2023年6月29日
 *      Author: a8456
 */
#include "dht11.h"




extern fsp_err_t err ;



uint8_t DHT11_ReadByte(void)
{
    bsp_io_level_t state;
    uint8_t ans=0,ind;
    for (ind=0;ind< 8;ind++)
    {
        ans< <=1;
        do
        {
            R_IOPORT_PinRead(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_03_PIN_01, &state);
        }while(state==BSP_IO_LEVEL_LOW);//直至識(shí)別低電平，開始接受數(shù)據(jù)
        R_BSP_SoftwareDelay(30, BSP_DELAY_UNITS_MICROSECONDS); //延時(shí)54us
        R_IOPORT_PinRead(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_03_PIN_01, &state);
        if (state==BSP_IO_LEVEL_HIGH)
            ans |= 1;
        do{
            R_IOPORT_PinRead(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_03_PIN_01, &state);
        }while(state==BSP_IO_LEVEL_HIGH);
    }
    return ans;
}


extern uint8_t humdity_integer;//濕度整數(shù)
extern uint8_t humdity_decimal;//濕度小數(shù)
extern uint8_t temp_integer ;//溫度整數(shù)
extern uint8_t temp_decimal ;//溫度小數(shù)
extern uint8_t dht11_check ;//校驗(yàn)值
uint8_t DHT11_Read(void)
{
    uint8_t dht11_check=0;
    bsp_io_level_t state;
    uint16_t delay_dht=0xffff;

    //DHT啟動(dòng)時(shí)序DATA設(shè)為輸出狀態(tài)
    R_IOPORT_PinCfg(&g_ioport_ctrl,BSP_IO_PORT_03_PIN_01,((uint32_t) IOPORT_CFG_PORT_DIRECTION_OUTPUT | (uint32_t) IOPORT_CFG_PORT_OUTPUT_HIGH));
    //發(fā)送18ms低電平
    R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_03_PIN_01, BSP_IO_LEVEL_LOW);
    R_BSP_SoftwareDelay(18, BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS); //延時(shí)20ms
    //在輸出20-40us高電平
    R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_03_PIN_01, BSP_IO_LEVEL_HIGH);
//    R_BSP_SoftwareDelay(30, BSP_DELAY_UNITS_MICROSECONDS); //延時(shí)30us
    //DATA設(shè)為輸入狀態(tài)
    R_IOPORT_PinCfg(&g_ioport_ctrl,BSP_IO_PORT_03_PIN_01,((uint32_t) IOPORT_CFG_PORT_DIRECTION_INPUT));
    //等待DATA響應(yīng)低電平,后變?yōu)楦唠娖?/span>
    do{
        delay_dht--;
        if (!delay_dht)
            return 0;
        R_IOPORT_PinRead(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_03_PIN_01, &state);
    }while(state==BSP_IO_LEVEL_HIGH);
    do{
        delay_dht--;
        if (!delay_dht)
            return 0;
        R_IOPORT_PinRead(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_03_PIN_01, &state);
    }while(state==BSP_IO_LEVEL_LOW);
    do{
        delay_dht--;
        if (!delay_dht)
            return 0;
        R_IOPORT_PinRead(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_03_PIN_01, &state);
    }while(state==BSP_IO_LEVEL_HIGH);

    humdity_integer = DHT11_ReadByte();
    humdity_decimal = DHT11_ReadByte();
    temp_integer = DHT11_ReadByte();
    temp_decimal = DHT11_ReadByte();
    dht11_check = DHT11_ReadByte();
    if (((humdity_integer+humdity_decimal+temp_integer+temp_decimal)&0xff)==dht11_check)
        return 1;
    else
        return 0;
}

dht11.h

/*
 * DHT11.h
 *
 *  Created on: 2023年6月29日
 *      Author: a8456
 */

#ifndef DHT11_H_
#define DHT11_H_

#include "hal_data.h"


uint8_t DHT11_ReadByte(void);
uint8_t DHT11_Read(void);



#endif /* DHT11_H_ */

主程序

#include "hal_data.h"
#include < stdio.h >
#include "smg.h"
#include "timer_smg.h"
#include "flash_smg.h"
#include "dht11.h"
FSP_CPP_HEADER
void R_BSP_WarmStart(bsp_warm_start_event_t event);
FSP_CPP_FOOTER

//溫濕度變量定義
uint8_t humdity_integer;//濕度整數(shù)
uint8_t humdity_decimal;//濕度小數(shù)
uint8_t temp_integer ;//溫度整數(shù)
uint8_t temp_decimal ;//溫度小數(shù)
uint8_t dht11_check ;//校驗(yàn)值

//數(shù)碼管變量
uint8_t num1=1,num2=4,num3=6,num4=8;//4個(gè)數(shù)碼管顯示的數(shù)值
uint8_t num_flag=0;//4個(gè)數(shù)碼管和冒號(hào)輪流顯示，一輪刷新五次


//RTC變量
/* rtc_time_t is an alias for the C Standard time.h struct 'tm' */
rtc_time_t set_time =
{
    .tm_sec  = 50,      /* 秒，范圍從 0 到 59 */
    .tm_min  = 59,      /* 分，范圍從 0 到 59 */
    .tm_hour = 23,      /* 小時(shí)，范圍從 0 到 23*/
    .tm_mday = 29,       /* 一月中的第幾天，范圍從 0 到 30*/
    .tm_mon  = 11,      /* 月份，范圍從 0 到 11*/
    .tm_year = 123,     /* 自 1900 起的年數(shù)，2023為123*/
    .tm_wday = 6,       /* 一周中的第幾天，范圍從 0 到 6*/
//    .tm_yday=0,         /* 一年中的第幾天，范圍從 0 到 365*/
//    .tm_isdst=0;        /* 夏令時(shí)*/
};


//RTC鬧鐘變量
rtc_alarm_time_t set_alarm_time=
{
     .time.tm_sec  = 58,      /* 秒，范圍從 0 到 59 */
     .time.tm_min  = 59,      /* 分，范圍從 0 到 59 */
     .time.tm_hour = 23,      /* 小時(shí)，范圍從 0 到 23*/
     .time.tm_mday = 29,       /* 一月中的第幾天，范圍從 1 到 31*/
     .time.tm_mon  = 11,      /* 月份，范圍從 0 到 11*/
     .time.tm_year = 123,     /* 自 1900 起的年數(shù)，2023為123*/
     .time.tm_wday = 6,       /* 一周中的第幾天，范圍從 0 到 6*/

     .sec_match        =  1,//每次秒到達(dá)設(shè)置的進(jìn)行報(bào)警
     .min_match        =  0,
     .hour_match       =  0,
     .mday_match       =  0,
     .mon_match        =  0,
     .year_match       =  0,
     .dayofweek_match  =  0,
    };

bsp_io_level_t sw1;//按鍵SW1狀態(tài)
bsp_io_level_t sw2;//按鍵SW2狀態(tài)
bsp_io_level_t sw3;//按鍵SW3狀態(tài)
bsp_io_level_t sw4;//按鍵SW4狀態(tài)
bsp_io_level_t qe_sw;//觸摸電容狀態(tài)

int sw1_num1=0;//按鍵SW1計(jì)數(shù)值，去抖和長(zhǎng)按短按判斷
int sw2_num1=0;//按鍵SW2計(jì)數(shù)值，去抖和長(zhǎng)按短按判斷
int sw3_num1=0;//按鍵SW3計(jì)數(shù)值，去抖和長(zhǎng)按短按判斷
int sw4_num1=0;//按鍵SW4計(jì)數(shù)值，去抖和長(zhǎng)按短按判斷
int qe_sw_num1=0;//觸摸按鍵計(jì)數(shù)值，去抖和長(zhǎng)按短按判斷
void qe_touch_sw(void);

//數(shù)碼管顯示狀態(tài)，0正常顯示，1修改小時(shí)，2修改分鐘，3保存修改數(shù)據(jù)，4溫度，5濕度
int smg_mode=0;
int sec=0,min=0,hour=0;//保存時(shí)間數(shù)據(jù)
uint16_t time_mode_num=0;//定時(shí)器刷新時(shí)間，實(shí)現(xiàn)閃爍效果

volatile uint8_t g_src_uint8[4]={0x00,0x00,0x00,0x00};//時(shí)間保存在該數(shù)組里面
volatile uint8_t  g_src_uint8_length=4;
uint8_t flash_flag=0;//保存時(shí)間數(shù)據(jù)，一半在每過(guò)一分鐘或者按鍵修改時(shí)間


//RTC回調(diào)函數(shù)
volatile bool rtc_flag = 0;//RTC延時(shí)1s標(biāo)志位
volatile bool rtc_alarm_flag = 0;//RTC鬧鐘
/* Callback function */
void rtc_callback(rtc_callback_args_t *p_args)
{
    /* TODO: add your own code here */
    if(p_args- >event == RTC_EVENT_PERIODIC_IRQ)
        rtc_flag=1;
    else if(p_args- >event == RTC_EVENT_ALARM_IRQ)
        rtc_alarm_flag=1;
}


fsp_err_t err = FSP_SUCCESS;
volatile bool uart_send_complete_flag = false;
void user_uart_callback (uart_callback_args_t * p_args)
{
    if(p_args- >event == UART_EVENT_TX_COMPLETE)
    {
        uart_send_complete_flag = true;
    }
}

#ifdef __GNUC__                                 //串口重定向
    #define PUTCHAR_PROTOTYPE int __io_putchar(int ch)
#else
    #define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)
#endif

PUTCHAR_PROTOTYPE
{
        err = R_SCI_UART_Write(&g_uart9_ctrl, (uint8_t *)&ch, 1);
        if(FSP_SUCCESS != err) __BKPT();
        while(uart_send_complete_flag == false){}
        uart_send_complete_flag = false;
        return ch;
}

int _write(int fd,char *pBuffer,int size)
{
    for(int i=0;i< size;i++)
    {
        __io_putchar(*pBuffer++);
    }
    return size;
}





/*******************************************************************************************************************//**
 * main() is generated by the RA Configuration editor and is used to generate threads if an RTOS is used.  This function
 * is called by main() when no RTOS is used.
 **********************************************************************************************************************/
void hal_entry(void)
{
    /* TODO: add your own code here */
    /**********************DHT11初始化***************************************/
        R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_03_PIN_01, BSP_IO_LEVEL_HIGH);
        R_BSP_SoftwareDelay(1000U, BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS);

    /* Open the transfer instance with initial configuration. */
       err = R_SCI_UART_Open(&g_uart9_ctrl, &g_uart9_cfg);
       assert(FSP_SUCCESS == err);
/**********************數(shù)碼管測(cè)試***************************************/
//              ceshi_smg();
/**********************定時(shí)器開啟***************************************/
    /* Initializes the module. */
    err = R_GPT_Open(&g_timer0_ctrl, &g_timer0_cfg);
    /* Handle any errors. This function should be defined by the user. */
    assert(FSP_SUCCESS == err);
    /* Start the timer. */
    (void) R_GPT_Start(&g_timer0_ctrl);

/**********************data flash***************************************/
    flash_result_t blank_check_result;
    /* Open the flash lp instance. */
    err = R_FLASH_LP_Open(&g_flash0_ctrl, &g_flash0_cfg);
    assert(FSP_SUCCESS == err);

    //       WriteFlashTest(4,g_src_uint8 ,FLASH_DF_BLOCK_0);

    PrintFlashTest(FLASH_DF_BLOCK_0);


    set_time.tm_sec=0;//時(shí)間數(shù)據(jù) 秒
    set_time.tm_min=min;//時(shí)間數(shù)據(jù) 分鐘
    hour=set_time.tm_hour=hour;//時(shí)間數(shù)據(jù) 小時(shí)



/**********************RTC開啟***************************************/
    /* Initialize the RTC module*/
    err = R_RTC_Open(&g_rtc0_ctrl, &g_rtc0_cfg);
    /* Handle any errors. This function should be defined by the user. */
    assert(FSP_SUCCESS == err);

    /* Set the RTC clock source. Can be skipped if "Set Source Clock in Open" property is enabled. */
    R_RTC_ClockSourceSet(&g_rtc0_ctrl);

/* R_RTC_CalendarTimeSet must be called at least once to start the RTC */
    R_RTC_CalendarTimeSet(&g_rtc0_ctrl, &set_time);
    /* Set the periodic interrupt rate to 1 second */
    R_RTC_PeriodicIrqRateSet(&g_rtc0_ctrl, RTC_PERIODIC_IRQ_SELECT_1_SECOND);

           R_RTC_CalendarAlarmSet(&g_rtc0_ctrl, &set_alarm_time);
           uint8_t rtc_second= 0;      //秒
           uint8_t rtc_minute =0;      //分
           uint8_t rtc_hour =0;         //時(shí)
           uint8_t rtc_day =0;          //日
           uint8_t rtc_month =0;      //月
           uint16_t rtc_year =0;        //年
           uint8_t rtc_week =0;        //周
           rtc_time_t get_time;


           sec=set_time.tm_sec;//時(shí)間數(shù)據(jù) 秒
            min=set_time.tm_min;//時(shí)間數(shù)據(jù) 分鐘
            hour=set_time.tm_hour;//時(shí)間數(shù)據(jù) 小時(shí)

       while(1)
       {
           if(flash_flag)//按鍵修改完畢數(shù)據(jù)后進(jìn)行保存
           {
               g_src_uint8[0]=hour;
               g_src_uint8[1]=min;
               WriteFlashTest(4,g_src_uint8 ,FLASH_DF_BLOCK_0);
               flash_flag=0;
           }


           if(rtc_flag)
           {
               R_RTC_CalendarTimeGet(&g_rtc0_ctrl, &get_time);//獲取RTC計(jì)數(shù)時(shí)間
               rtc_flag=0;
               rtc_second=get_time.tm_sec;//秒
               rtc_minute=get_time.tm_min;//分
               rtc_hour=get_time.tm_hour;//時(shí)
               rtc_day=get_time.tm_mday;//日
               rtc_month=get_time.tm_mon;//月
               rtc_year=get_time.tm_year; //年
               rtc_week=get_time.tm_wday;//周
               printf(" %d y %d m %d d %d h %d m %d s %d wn",rtc_year+1900,rtc_month,rtc_day,rtc_hour,rtc_minute,rtc_second,rtc_week);

                //時(shí)間顯示
               num1=rtc_hour/10;
               num2=rtc_hour%10;

               num3=rtc_minute/10;
               num4=rtc_minute%10;
               if(rtc_second==0&&smg_mode==0)//這個(gè)時(shí)候刷新變量
               {
                   sec=rtc_second;//時(shí)間數(shù)據(jù) 秒
                   min=rtc_minute;//時(shí)間數(shù)據(jù) 分鐘
                   hour=rtc_hour;//時(shí)間數(shù)據(jù) 小時(shí)

                   g_src_uint8[0]=hour;
                   g_src_uint8[1]=min;
                   WriteFlashTest(4,g_src_uint8 ,FLASH_DF_BLOCK_0);


               }
               if(rtc_second%5==0)//5S讀一次
               {
                   DHT11_Read();
                   printf("hum=%d temp=%dn",humdity_integer,temp_integer);

               }

           }
           if(rtc_alarm_flag)
           {
               rtc_alarm_flag=0;
               printf("/************************Alarm Clock********************************/n");
           }
           set_smg_button();
           R_BSP_SoftwareDelay(10U, BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS);
       }

#if BSP_TZ_SECURE_BUILD
    /* Enter non-secure code */
    R_BSP_NonSecureEnter();
#endif
}

審核編輯：湯梓紅