【 ST NUCLEO-G071RB测评】_06_DHT11温湿度传感器实验
<div class='showpostmsg'> 本帖最后由 lvxinn2006 于 2019-1-17 11:00 编辑本次活动测评开发板ST NUCLEO-G071RB由ST意法半导体提供，感谢意法半导体对EEWorld测评的支持！https://www.stmcu.com.cn/Product/pro_detail/cat_code/STM32G0/family/81/sub_family/261/layout/product【实验目的】· 掌握DHT11的通信时序· 掌握使用GPIO处理通信时序
【实验环境】· NUCLEO-G071RB开发板· DHT11温湿度模块· Keil MDK-ARM（Keil uVision 5.25.2.0）· Keil.STM32G0xx_DFP.1.0.0.pack· 串口调试助手
【实验资料】· NUCLEO-G071RB开发板原理图· STM32G071x8/xB Data Sheet· STM32G071芯片用户参考手册· DHT11用户手册 【实验分析】原理图：
连接如图所示，灰色线连接到电源的负极，黑色线连接到3.3V正极，白色是数据线，连接到了PC10引脚。DHT11 器件采用简化的单总线通信。单总线即只有一根数据线，系统中的数据交换、控制均由单总线完成。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，一次传送 40 位数据，高位先出。数据格式:：8bit 湿度整数数据 + 8bit 湿度小数数据+8bit 温度整数数据 + 8bit 温度小数数据+8bit 校验位。校验位数据定义：“8bit 湿度整数数据 + 8bit 湿度小数数据+8bit 温度整数数据 + 8bit 温度小数数据”8bit 校验位等于所得结果的末 8 位。
数据时序图用户主机（MCU）发送一次开始信号后，DHT11 从低功耗模式转换到高速模式，待主机开始信号结束后，DHT11 发送响应信号，送出 40bit 的数据，幵触发一次信采集。信号发送如图所示：外设读取步骤主机和从机之间的通信可通过如下几个步骤完成（外设（如微处理器）读取 DHT11 的数据的步骤）。步骤一:DHT11 上电后（DHT11 上电后要等待 1S 以越过不稳定状态在此期间不能发送任何指令），测试环境温湿度数据，幵记录数据，同时 DHT11 的 DATA 数据线由上拉电阻拉高一直保持高电平；此时 DHT11 的DATA 引脚处于输入状态，时刻检测外部信号。步骤二:微处理器的 I/O 设置为输出同时输出低电平，且低电平保持时间不能小于 18ms，然后微处理器的 I/O设置为输入状态，由于上拉电阻，微处理器的 I/O 即 DHT11 的 DATA 数据线也随之变高，等待 DHT11 作出回答信号，发送信号如图所示：
步骤三:DHT11 的 DATA 引脚检测到外部信号有低电平时，等待外部信号低电平结束，延迟后 DHT11 的 DATA引脚处于输出状态，输出 80 微秒的低电平作为应答信号，紧接着输出 80 微秒的高电平通知外设准备接收数据，微处理器的 I/O 此时处于输入状态，检测到 I/O 有低电平（DHT11 回应信号）后，等待 80 微秒的高电平后的数据接收，发送信号如图所示：步骤四:由 DHT11 的 DATA 引脚输出 40 位数据，微处理器根据 I/O 电平的变化接收 40 位数据，位数据“0”的格式为： 50 微秒的低电平和 26-28 微秒的高电平，位数据“1”的格式为： 50 微秒的低电平加 70微秒的高电平。位数据“0”、“1”格式信号如图所示：
结束信号:DHT11 的 DATA 引脚输出 40 位数据后，继续输出低电平 50 微秒后转为输入状态，由于上拉电阻随之变为高电平。但 DHT11 内部重测环境温湿度数据，幵记录数据，等待外部信号的到来。
【实验代码】#include "stm32g0xx.h" // Device header
#include "uart.h"
#include <stdio.h>
void mdelay(int ms)
{
RCC->APBENR1 |= RCC_APBENR1_TIM6EN; //使能TIM6
TIM6->PSC = SystemCoreClock / 1000 - 1; //预分频 定时器时钟为1000Hz
TIM6->ARR = ms; //周期数
TIM6->CR1 |= TIM_CR1_OPM; //One Pulse mode
TIM6->CR1 |= TIM_CR1_CEN; //启动定时器
while(TIM6->CR1 & TIM_CR1_CEN); //等待定时器结束
}
void GPIOSetDir(GPIO_TypeDef *GPIO, int pin, int dir)
{
if (dir == 0){
GPIO->MODER &= ~(0x3UL<<(pin * 2));
GPIO->OTYPER &= ~(1<<pin);
}else{
GPIO->MODER &= ~(0x3UL<<(pin * 2));
GPIO->MODER |= (0x1UL<<(pin * 2));
GPIO->OSPEEDR |= 0x3UL<<(pin * 2);
GPIO->OTYPER &= ~(1<<pin);
}
}
void GPIOSetValue(GPIO_TypeDef *GPIO, int pin, int value)
{
if (value == 0){
GPIO->ODR &= ~(1<<pin);
}else{
GPIO->ODR |= (1<<pin);
}
}
void GPIOSetToggle(GPIO_TypeDef *GPIO, int pin)
{
GPIO->ODR ^= (1<<pin);
}
int GPIOGetValue(GPIO_TypeDef *GPIO, int pin)
{
return GPIO->IDR & (1<<pin);
}
int DHT11_Read(char *temp, char *humd)
{
int i;
int timeout = 0;
volatile int low_count, high_count;
char data; //接收40位数据
//步骤二
GPIOSetDir(GPIOC, 10, 1);
GPIOSetValue(GPIOC, 10, 0); //输出低电平
mdelay(30);
GPIOSetDir(GPIOC, 10, 0); //设置成输入模式
//步骤三
while(GPIOGetValue(GPIOC, 10)){ //等待响应信号
timeout ++;
if (timeout > 10000) return -1;
}
while(GPIOGetValue(GPIOC, 10) == 0); //等待高电平
while(GPIOGetValue(GPIOC, 10) != 0); //等待高电平结束
//步骤四
for (i = 0; i < 40; i ++){
low_count = 0;
high_count = 0;
while(GPIOGetValue(GPIOC, 10) == 0){ //记录低电平
low_count ++;
}
while(GPIOGetValue(GPIOC, 10) != 0){ //记录高电平
high_count ++;
}
if (low_count > high_count){ //数据0
data &= ~(1<<(7-i%8));
}else{//数据1
data |= (1<<(7-i%8));
}
}
//步骤五
while(GPIOGetValue(GPIOC, 10) == 0); //等待低电平结束
if((data+data+data+data) == data){//校验数据
humd=data;
humd=data;
temp=data;
temp=data;
return 1;
}else{ //数据校验失败
return 0;
}
}
/* 配置64MHz系统时钟 */
void SystemClockConfig(void)
{
//Fvco1 * 32 / 4 = 128
RCC->PLLCFGR = (0x2<<0) //HSI16
| (1<<4) //M=1+1=2
| (16<<8) //N=16
| (1<<28) //使能PLLRCLK
| (1<<29); //R=1 PLLRCLK分频系数为2
RCC->CR |= (1<<24); //使能PLL
while(!(RCC->CR & (1<<25))); //等待PLL锁定
FLASH->ACR |= (0x1<<0); //设置Flash访问延迟
RCC->CFGR |= (0x2<<0); //切换时钟源为PLLRCLK
while(!(RCC->CFGR & (0x2<<3))); //等待时钟源切换完成
SystemCoreClockUpdate(); //更新SystemCoreClock全局变量
}
int main(void)
{
int ret;
char temp={0}; //保存温度数据
char humd={0}; //保存湿度数据
SystemClockConfig();
RCC->IOPENR |= RCC_IOPENR_GPIOCEN; //使能GPIOC
UART2_Init(115200);
GPIOSetDir(GPIOC, 13, 0);
GPIOSetDir(GPIOA, 5, 1);
while(1){
ret = DHT11_Read(temp, humd);
switch (ret){
case -1:
printf("Timeout\n");
break;
case 0:
printf("Data Error\n");
break;
case 1:
printf("humd:%d.%d temp:%d.%d\n", humd, humd
, temp, temp);
break;
}
mdelay(1000);
}
}
【实验现象】连接开发板，并打开串口调试工具，并使用115200的波特率连接开发板的串口，显示如下：
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