基于DHT11的溫濕度檢測

通過 C++ Windows 運(yùn)行時(shí)組件在 C# 代碼中使用 DHT 溫度傳感器在 Windows 10 和 RPI2 上實(shí)現(xiàn)單線協(xié)議。

背景
DHT11 是一款 4 針（一個(gè)針未使用）溫度和濕度傳感器，能夠測量 20% - 90% 的相對濕度和 0 到 50 °C。該傳感器可以在 3 到 5.5V DC 之間運(yùn)行，并使用其自己的專有 OneWire 協(xié)議進(jìn)行通信。該協(xié)議需要非常精確的計(jì)時(shí)才能從傳感器獲取數(shù)據(jù)。LOW 和 HIGH 位根據(jù)信號(hào)為 HIGH 的時(shí)間長度在線路上編碼。讀取讀數(shù)的總時(shí)間最多為 23.4 毫秒。這包括啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸所需的 18 ms 延遲和長達(dá) 5.4 ms 的數(shù)據(jù)窗口。單個(gè)信號(hào)可以短至 20 μs，長至 80 μs。

當(dāng) Windows 10 IoT Core 首次可用時(shí)，我拿起我的 Raspberry Pi 2 和我的 DHT11 傳感器并在 C# 中進(jìn)行了試用。我很快發(fā)現(xiàn)它行不通。Windows 10 IoT Core 中 C# 的問題在于它的速度不夠快（至少現(xiàn)在不是）。

我創(chuàng)建的庫是對最初由 Microsoft 發(fā)布的代碼的簡單重構(gòu)，因此我不認(rèn)為為獲得傳感器讀數(shù)所做的工作。

該庫在名稱空間Sensors.Dht中提供了一個(gè)名為Dht11的簡單類。在 C# 中創(chuàng)建一個(gè)新對象很簡單。

首先打開連接 DHT11 傳感器引腳的 GPIO 引腳。

然后將此引腳傳遞給Dht11類的構(gòu)造函數(shù)并指定 GPIO 引腳驅(qū)動(dòng)模式。這使您可以決定是否添加自己的上拉電阻。

要從設(shè)備獲取讀數(shù)，請使用GetReadingAsync方法。

存在允許指定最大重試值的重載。默認(rèn)值為 20。這指定在放棄和返回失敗讀數(shù)之前嘗試讀取傳感器的次數(shù)。

該 DhtReading結(jié)構(gòu)被定義為：

TimedOut（如果嘗試讀取超時(shí)則為真；否則為假）（如果讀數(shù)校驗(yàn)和正確則為真；否則為假）（以攝氏度為單位的溫度讀數(shù)。DHT11 僅支持整數(shù)值）（以百分比表示的濕度讀數(shù)。DHT11僅支持整數(shù)值）（嘗試讀取傳感器的次數(shù)） IsValidTemperatureHumidityRetryCount
觀察
即使傳感器在 C++ 中工作，它仍然不會(huì)每次都得到讀數(shù)。因此，類中需要重試選項(xiàng)（這實(shí)際上是 Microsoft 示例的一部分）。我認(rèn)為最好將其與其他平臺(tái)進(jìn)行比較以了解其性能。我在運(yùn)行 Raspbian 的 Raspberry Pi 2 和 Arduino Uno 上嘗試了代碼。我用于兩者的代碼已包含在 GitHub 存儲(chǔ)庫中。

本項(xiàng)目中包含的視頻將演示和比較每個(gè)平臺(tái)的輸出。

入門
為 Raspberry Pi 2 組裝電路
使用本指南組裝電路，同時(shí)使用位于頁面底部附近的圖表作為指南（請注意，電線的顏色是可選的，并且已被選擇以幫助在構(gòu)建電路時(shí)易于理解）。

• 將 T 形鞋匠放在半碼+板的左端（數(shù)字從 1 開始）。最左邊的兩個(gè)引腳將位于板上的E1和F1 中。最右邊的兩個(gè)引腳將在E20和F20
• 在A4和3V3之間放置 4.7K Ω 電阻
• 在B4和F28之間連接橙色公對公跳線?
• 在F29和3V3之間連接一個(gè)紅色公對公跳線
• 在F30和GND之間連接黑色公對公跳線
• 將 DHT11 傳感器放入J30 (-)、J29 (+) 和J28 (s)
• 將帶狀電纜插入鞋匠和樹莓派

為 Arduino 組裝電路
使用本指南組裝電路，同時(shí)使用位于頁面底部附近的圖表作為指南（請注意，電線的顏色是可選的，并且已被選擇以幫助在構(gòu)建電路時(shí)易于理解）。

• 在E12和E13之間放置 4.7K Ω 電阻?
• 在 Arduino 中的D13和Pin 5之間連接白色公對公跳線?
• 在D12和Arduino 中的5V引腳之間連接一個(gè)紅色公對公跳線?
• 在 Arduino 上的D11和GND之間將黑色公頭連接到公頭跳線?
• 將 DHT11 傳感器放入 A11 (-)、 ?A12 (+) 和 A13 (s)
• 將 USB 電纜從您的計(jì)算機(jī)插入您的 Arduino

下面是我建造的電路的照片。

啟動(dòng) Raspberry Pi 應(yīng)用程序
選擇調(diào)試、ARM 配置和遠(yuǎn)程機(jī)器?，F(xiàn)在右鍵單擊該項(xiàng)目，然后選擇屬性，然后單擊調(diào)試標(biāo)記。接下來在遠(yuǎn)程機(jī)器字段中輸入 Raspberry Pi 2 IP 地址，并取消選中使用身份驗(yàn)證。

按F5 。應(yīng)用程序?qū)⒉渴鸬皆O(shè)備上，第一次可能需要幾分鐘時(shí)間。

啟動(dòng) Arduino 應(yīng)用程序
該項(xiàng)目的草圖在 GitHub 中名為Dht11_Speed的文件中可用。啟動(dòng) Arduino IDE 并打開草圖。將草圖上傳到 Arduino ( Ctrl U ) 然后啟動(dòng)串行監(jiān)視器 ( Ctrl Shift M )

如果您不確定如何執(zhí)行此操作或不熟悉此環(huán)境，下面的視頻將演示如何執(zhí)行此操作。

啟動(dòng) Raspbian 應(yīng)用程序
Raspberry Pi 的 C 代碼可在 GitHub 中用于該項(xiàng)目的名為Dht11.c的文件中找到。需要將源代碼復(fù)制到 Raspberry Pi，然后在那里編譯。我喜歡用WinSCP來復(fù)制文件。如果您沒有此應(yīng)用程序，我建議您立即下載并安裝它。源代碼使用wiringPi ，必須在編譯應(yīng)用程序之前安裝它。

在樹莓派上編譯代碼的命令是：

要運(yùn)行應(yīng)用程序，請輸入以下命令：

其中 1000 指定 1000 毫秒（1 秒）的延遲，10 是要讀取的樣本數(shù)。