CW32模塊使用 DHT11溫濕度傳感器

DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。其成本低、長期穩(wěn)定、可以測量相對濕度和溫度測量，并可以只使用一根數(shù)據(jù)線進(jìn)行溫濕度采集。

1.模塊來源

模塊實(shí)物展示：

資料下載鏈接：https://pan.baidu.com/s/1HQEL699-Yl5Jh3Hp87_FlQ
資料提取碼：2sgq

2. 規(guī)格參數(shù)

模塊的廠家資料下載見百度網(wǎng)盤鏈接

工作電壓：3-5.5V

工作電流：1MA

測量分辨率：8 bit

濕度量程: 20 - 90 %RH

濕度精度：±5 %RH

溫度量程: 0 - 50 ℃

溫度精度：±2 ℃

通信協(xié)議：單總線

管腳數(shù)量：3 Pin（2.54mm間距排針）

3.移植過程

我們的目標(biāo)是在立創(chuàng)·地文星·CW32F030C8T6開發(fā)板上實(shí)現(xiàn)讀取溫濕度的功能。首先要獲取資料，查看數(shù)據(jù)手冊應(yīng)如何實(shí)現(xiàn)讀取數(shù)據(jù)，再移植至我們的工程。

3.1查看資料

DHT11使用的是單總線通信，即發(fā)送數(shù)據(jù)與接收數(shù)據(jù)都在一根數(shù)據(jù)線上，通過規(guī)定的時序進(jìn)行控制。

從左向右看，時序一開始，主機(jī)信號就保持著高電平，所以引腳初始化完畢時，及時給引腳輸出高電平。因?yàn)?模塊的數(shù)據(jù)線要求空閑時，要保持高電平狀態(tài)。（其實(shí)模塊上已經(jīng)接了上拉電阻，使數(shù)據(jù)線一直保持高電平）

根據(jù)時序圖可以知道，主機(jī)（開發(fā)板）發(fā)送一次開始信號，待主機(jī)開始信號結(jié)束后，DHT11 發(fā)送響應(yīng)信號，送出 溫濕度數(shù)據(jù)，并觸發(fā)一次數(shù)據(jù)采集給下一次數(shù)據(jù)讀取作準(zhǔn)備。因此完成一次數(shù)據(jù)讀取需要進(jìn)行起始信號、響應(yīng)信號、數(shù)據(jù)接收、結(jié)束信號。

讀取數(shù)據(jù)步驟：

起始信號：主機(jī)（開發(fā)板）接入數(shù)據(jù)線的I/O輸出低電平，且低電平保持時間不能小于 18ms

DATA_GPIO_OUT(0);  //數(shù)據(jù)線輸出低電平
delay_1ms(19);     //起始信號保持時間19ms
DATA_GPIO_OUT(1);  //主機(jī)釋放總線
delay_uus( 20 );   //拉高等待

2.響應(yīng)信號：等待模塊的響應(yīng)信號到來。將數(shù)據(jù)線改為輸入模式，如果接入到低電平，說明接收到模塊的響應(yīng)。

    DHT11_GPIO_Mode_IN();//數(shù)據(jù)線轉(zhuǎn)為輸入模式
    //如果前面沒有錯誤，則模塊會發(fā)出低電平的應(yīng)答信號，
    //所以直接等待DHT11拉高，83us
    timeout = 5000;
    while( (! DATA_GPIO_IN ) && ( timeout >0 ) )
    {
        timeout--;         //等待高電平的到來
    }
    //模塊當(dāng)前處于拉高準(zhǔn)備輸出數(shù)據(jù)，
    //所以直接等待DHT11拉低，87us
    timeout = 5000;//設(shè)置超時時間
    while( DATA_GPIO_IN && ( timeout >0 ) )
    {
        timeout-- ;         //等待低電平的到來
    }

3.數(shù)據(jù)傳輸：主機(jī)接收模塊發(fā)送的40位數(shù)據(jù)，其中，位數(shù)據(jù) ‘0’ 表示54us的低電平，27us的高電平；位數(shù)據(jù) ‘1’ 表示54us的低電平，74us的高電平。兩個格式的分辨主要是高電平的輸出時長不同。

#define CHECK_TIME 28 //超過0值的高電平時間
    for(i=0;i 0) ) timeout--; //54us
        delay_uus(CHECK_TIME);//等待超過位數(shù)據(jù)0值的高電平時間
        if ( DATA_GPIO_IN )//如果還是高電平，說明是1值
        {
            val=(val 0) ) timeout-- ;
    }

4.結(jié)束信號：模塊的數(shù)據(jù)線輸出 40 位數(shù)據(jù)后，是以低電平結(jié)束，它會繼續(xù)輸出低電平 54 微秒后轉(zhuǎn)為輸入狀態(tài)，主機(jī)需要轉(zhuǎn)為輸出狀態(tài)，輸出高電平釋放總線。

DHT11_GPIO_Mode_OUT();//轉(zhuǎn)為輸出模式
DATA_GPIO_OUT(1);//主機(jī)釋放總線

數(shù)據(jù)接收完成，但是這40位數(shù)據(jù)要如何轉(zhuǎn)化為溫濕度數(shù)據(jù)？并如何保證傳輸?shù)臄?shù)據(jù)沒有錯誤？

DHT11模塊一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為40bit,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) + 8bi溫度整數(shù)數(shù)據(jù) + 8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù) + 8bit校驗(yàn)和

注意

濕度小數(shù)部分?jǐn)?shù)據(jù)一直為0。

數(shù)據(jù)傳送正確時，校驗(yàn)和數(shù)據(jù)等于“8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù) +8bi溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)”所得結(jié)果的末8位。舉幾個例子。

示例一：接收的40位數(shù)據(jù)分別為：

校驗(yàn)和為 0011 0101 + 0000 0000 + 0001 1000 + 0000 0100 = 0101 0001，與接收的數(shù)據(jù)一致

濕度為 0011 0101 + 0000 0000 = 35 + 0 = 35%RH

溫度為 0001 1000 0000 0100 = 24 + 4 = 24.4℃

示例二：接收的40位數(shù)據(jù)分別為：

校驗(yàn)和為 0011 0101 + 0000 0000 + 0001 1000 + 0000 0100 = 0101 0001，與接收的數(shù)據(jù)不一致 計算的數(shù)據(jù)為0101 0001，接收的數(shù)據(jù)為0100 1001，兩者不一致說明數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，丟棄這次數(shù)據(jù)，重新接收。

以下為數(shù)據(jù)處理的實(shí)現(xiàn)代碼：

 //val為接收到的40位數(shù)據(jù)。
    //           濕高8     + 濕低8      + 溫高8     + 溫低8
    verify_num = (val>>32) + (val>>24) + (val>>16) + (val>>8);
    //計算的校驗(yàn)和 與 接收的校驗(yàn)和 的差為0說明一致，不為0說明不一致
    //(val&0xff)是因?yàn)関al的大小為64位，我們只需要val的最后8位校驗(yàn)和
    verify_num = verify_num - (val&0xff);
    //進(jìn)行校驗(yàn)
    if( verify_num )//如果不為0，說明校驗(yàn)失敗
    {
//      校驗(yàn)錯誤
        return 0;
    }
    else //校驗(yàn)成功
    {
        //數(shù)據(jù)處理
        humidity = (val>>32)&0xff;         //濕度前8位（小數(shù)點(diǎn)前數(shù)據(jù)）
        small_point = (val>>24)&0x00ff;    //濕度后8位（小數(shù)點(diǎn)后數(shù)據(jù)）
        small_point = small_point * 0.1;   //換算為小數(shù)點(diǎn)
        humidity = humidity + small_point; //小數(shù)前+小數(shù)后
        printf("濕度：%.2frn",humidity);

        temperature = (val>>16)&0x0000ff;  //溫度前8位（小數(shù)點(diǎn)前數(shù)據(jù)）
        small_point = (val>>8)&0x000000ff; //溫度后8位（小數(shù)點(diǎn)后數(shù)據(jù)）
        small_point = small_point * 0.1;   //換算為小數(shù)點(diǎn)
        temperature = temperature + small_point;//小數(shù)前+小數(shù)后
        printf("溫度：%.2frn",temperature);

        return val>>8; //返回未處理的數(shù)據(jù)
    }

3.2引腳選擇

該模塊有3個引腳，具體引腳連接見 表 各引腳連接。

3.3移植至工程

工程模板下載請查看入門手冊百度鏈接

然后我們打開空白工程，新建兩個文件dht11.c和dht11.h

在文件dht11.c中，編寫如下代碼。

/*
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2024-06-19     LCKFB-LP    first version
 */

#include "dht11.h"
#include "stdio.h"

float temperature = 0;
float humidity = 0;

/******************************************************************
 * 函 數(shù) 名 稱：DHT11_GPIO_Init
 * 函 數(shù) 說 明：DHT11溫濕度傳感器初始化
 * 函 數(shù) 形 參：無
 * 函 數(shù) 返 回：無
 * 作       者：LC
 * 備       注：無
******************************************************************/
void DHT11_GPIO_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef        GPIO_InitStruct; // GPIO初始化結(jié)構(gòu)體

    RCC_DHT11_GPIO_ENABLE();        // 使能GPIO時鐘

    GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_DHT11;                                // GPIO引腳
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;                // 推挽輸出
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;                // 輸出速度高
    GPIO_Init(PORT_DHT11, &GPIO_InitStruct);                // 初始化

    DATA_GPIO_OUT(1);
}

/******************************************************************
 * 函 數(shù) 名 稱：DHT11_GPIO_Mode_OUT
 * 函 數(shù) 說 明：配置DHT11的數(shù)據(jù)引腳為輸出模式
 * 函 數(shù) 形 參：無
 * 函 數(shù) 返 回：無
 * 作       者：LC
 * 備       注：無
******************************************************************/
void DHT11_GPIO_Mode_OUT(void)
{
    GPIO_InitTypeDef        GPIO_InitStruct; // GPIO初始化結(jié)構(gòu)體

    GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_DHT11;                                // GPIO引腳
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;                // 推挽輸出
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;                // 輸出速度高

    GPIO_Init(PORT_DHT11, &GPIO_InitStruct);                // 初始化
}

/******************************************************************
 * 函 數(shù) 名 稱：DHT11_GPIO_Mode_IN
 * 函 數(shù) 說 明：配置DHT11的數(shù)據(jù)引腳為輸入模式
 * 函 數(shù) 形 參：無
 * 函 數(shù) 返 回：無
 * 作       者：LC
 * 備       注：無
******************************************************************/
void DHT11_GPIO_Mode_IN(void)
{
    GPIO_InitTypeDef        GPIO_InitStruct; // GPIO初始化結(jié)構(gòu)體

    GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_DHT11;                                // GPIO引腳
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT_PULLUP;        // 上拉輸入
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;                // 輸出速度高

    GPIO_Init(PORT_DHT11, &GPIO_InitStruct);                // 初始化
}

/******************************************************************
 * 函 數(shù) 名 稱：DHT11_Read_Data
 * 函 數(shù) 說 明：根據(jù)時序讀取溫濕度數(shù)據(jù)
 * 函 數(shù) 形 參：無
 * 函 數(shù) 返 回：0=數(shù)據(jù)校驗(yàn)失敗  其他=溫濕度未處理的數(shù)據(jù)
 * 作       者：LC
 * 備       注：無
******************************************************************/
unsigned int DHT11_Read_Data(void)
{
    int i;
    long long val=0;
    int timeout=0;
    float small_point=0;
    unsigned char verify_num = 0;//驗(yàn)證值

    DATA_GPIO_OUT(0);//數(shù)據(jù)線輸出低電平
    delay_ms(19);  //起始信號保持時間19ms
    DATA_GPIO_OUT(1);//主機(jī)釋放總線
    delay_us( 20 );//拉高等待


    DHT11_GPIO_Mode_IN();//數(shù)據(jù)線轉(zhuǎn)為輸入模式
    //如果前面沒有錯誤，則模塊會發(fā)出低電平的應(yīng)答信號，所以直接等待DHT11拉高，80us
    timeout = 5000;
    while( (! DATA_GPIO_IN ) && ( timeout >0 ) )timeout--;         //等待高電平的到來


    //模塊當(dāng)前處于拉高準(zhǔn)備輸出數(shù)據(jù)，所以直接等待DHT11拉低，80us
    timeout = 5000;//設(shè)置超時時間
    //DATA_GPIO_IN=0時,while條件不成立退出while 說明接收到響應(yīng)信號
    //當(dāng)timeout<=0時，while條件不成立退出while  說明超時
    while( DATA_GPIO_IN && ( timeout >0 ) )timeout-- ;         //等待低電平的到來


    #define CHECK_TIME 28 //實(shí)測發(fā)現(xiàn)超過0值的高電平時間
    for(i=0;i 0) ) timeout--;         //等待低電平過去

        delay_us(CHECK_TIME);//超過0值的高電平時間
        if ( DATA_GPIO_IN )//如果還是高電平，說明是1值
        {
            val=(val 0) ) timeout-- ;         //如果還是高電平
    }

    DHT11_GPIO_Mode_OUT();//轉(zhuǎn)為輸出模式
    DATA_GPIO_OUT(1);//主機(jī)釋放總線


    //           濕高8     + 濕低8      + 溫高8     + 溫低8
    verify_num = (val>>32) + (val>>24) + (val>>16) + (val>>8);
    //計算的校驗(yàn)和 與 接收的校驗(yàn)和 的差為0說明一致，不為0說明不一致
    verify_num = verify_num - (val&0xff);
    //進(jìn)行校驗(yàn)
    if( verify_num  )
    {
//      校驗(yàn)錯誤
        return 0;
    }
    else //校驗(yàn)成功
    {
        //數(shù)據(jù)處理
        humidity = (val>>32)&0xff;//濕度前8位（小數(shù)點(diǎn)前數(shù)據(jù)）
        small_point = (val>>24)&0x00ff;//濕度后8位（小數(shù)點(diǎn)后數(shù)據(jù)）
        small_point = small_point * 0.1;//換算為小數(shù)點(diǎn)
        humidity = humidity + small_point;//小數(shù)前+小數(shù)后
//        printf("濕度：%.2frn",humidity);

        temperature = (val>>16)&0x0000ff;//溫度前8位（小數(shù)點(diǎn)前數(shù)據(jù)）
        small_point = (val>>8)&0x000000ff;//溫度后8位（小數(shù)點(diǎn)后數(shù)據(jù)）
        small_point = small_point * 0.1;//換算為小數(shù)點(diǎn)
        temperature = temperature + small_point;//小數(shù)前+小數(shù)后
//        printf("溫度：%.2frn",temperature);

        return val>>8; //返回未處理的數(shù)據(jù)
    }
}

/******************************************************************
 * 函 數(shù) 名 稱：Get_temperature
 * 函 數(shù) 說 明：獲取溫度數(shù)據(jù)
 * 函 數(shù) 形 參：無
 * 函 數(shù) 返 回：溫度值
 * 作       者：LC
 * 備       注：使用前必須先調(diào)用 DHT11_Read_Data 讀取有數(shù)據(jù)
******************************************************************/
float Get_temperature(void)
{
    return temperature;
}

/******************************************************************
 * 函 數(shù) 名 稱：Get_humidity
 * 函 數(shù) 說 明：獲取濕度數(shù)據(jù)
 * 函 數(shù) 形 參：無
 * 函 數(shù) 返 回：濕度值
 * 作       者：LC
 * 備       注：使用前必須先調(diào)用 DHT11_Read_Data 讀取有數(shù)據(jù)
******************************************************************/
float Get_humidity(void)
{
    return humidity;
}

在文件dht11.h中，編寫如下代碼。

/*
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2024-06-19     LCKFB-LP    first version
 */
#ifndef _BSP_DHT11_H_
#define _BSP_DHT11_H_

#include "board.h"

 /**************引腳修改此處****************/
#define RCC_DHT11_GPIO_ENABLE()       __RCC_GPIOB_CLK_ENABLE()
#define PORT_DHT11                    CW_GPIOB
#define GPIO_DHT11                    GPIO_PIN_0


//設(shè)置DHT11輸出高或低電平
#define DATA_GPIO_OUT(x)    GPIO_WritePin(PORT_DHT11, GPIO_DHT11, x ? GPIO_Pin_SET : GPIO_Pin_RESET)
//獲取DHT11數(shù)據(jù)引腳高低電平狀態(tài)
#define DATA_GPIO_IN        GPIO_ReadPin(PORT_DHT11, GPIO_DHT11)

extern float temperature;
extern float humidity;


void DHT11_GPIO_Init(void);//引腳初始化
unsigned int DHT11_Read_Data(void);//讀取模塊數(shù)據(jù)
float Get_temperature(void);//返回讀取模塊后的溫度數(shù)據(jù)
float Get_humidity(void);//返回讀取模塊后的濕度數(shù)據(jù)

#endif

4.移植驗(yàn)證

在自己工程中的main主函數(shù)中，編寫如下。

/*
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2024-06-19     LCKFB-LP    first version
 */
#include "board.h"
#include "stdio.h"
#include "bsp_uart.h"
#include "dht11.h"

int32_t main(void)
{
    board_init();        // 開發(fā)板初始化

    uart1_init(115200);        // 串口1波特率115200

    DHT11_GPIO_Init();          //DHT11引腳初始化
    delay_ms(1000);
    printf("DHT11 demo startrn");
    while(1)
    {
        //讀取模塊數(shù)據(jù)
        DHT11_Read_Data();
        //顯示讀取后的溫度數(shù)據(jù)
        printf("temperature = %.2frn", Get_temperature() );
        //顯示讀取后的濕度數(shù)據(jù)
        printf("humidity = %.2frn", Get_humidity() );
        delay_ms(1000);
    }
}

上電效果：

模塊移植成功案例代碼：

鏈接：https://pan.baidu.com/s/10WX784WnNQeMiwbLH8Yt7g?pwd=LCKF

提取碼：LCKF

審核編輯 黃宇