【ST NUCLEO-U5A5ZJ-Q开发板测评】06 hal库DHT11温湿度传感器采集温湿度

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前言：

DHT11模块是一种基于数字信号输出的简单温湿度传感器，它能够测量环境的温度和湿度，并将数据以数字信号的形式传输给控制主板，如Arduino，stm32，8051等微控制器。由温湿度传感器、微处理器以及一些电子元器件组成。该模块采用单线总线通讯方式，具有非常高的可靠性、稳定性和精度。该模块的温度测量范围为0-50摄氏度，湿度测量范围为20%-90% RH（产品不一样范围也有所变化）。DHT11模块广泛应用于温湿度监控、气象观测、空气质量检测、智能家居、农业、医疗等领域。在Arduino等开源硬件平台上，使用DHT11模块可以方便快捷地实现温湿度数据的采集和处理。

dh11传送时序

首先主机发送开始信号，即：拉低数据线，保持t1（至少 18ms）时间，然后拉高数据线t2（20-40us）时间，然后读取DHT11的响应，正常的话，DHT11会拉低数据线，保持t3（40-50us）时间，作为响应信号，然后DHT11拉高数据线，保持t4（40-50us）时间后，开始输出数据。DHT11 的数据发送流程如图所示：

输出数字0的时序如图所示

输出数字1的时序如图所示

硬件电路图

与单片机的连接：

单片机PF12接数据线，然后正常接vcc，gnd

配置cubemx

1）配置PF12 GPIO口

时钟树的配置

定时器的配置，由于HAL库中没有微秒级延时函数，所以这里采用定时器取计数，达到微秒级延迟。设置定时器为内部时钟，由于设置的MCU主频为160MHz，所以这边设置（160-1）分频，这样就刚好是1MHz，也就达到了1us的时间，后续就由软件实现延时函数。

串口的配置，为显示结果，用串口将转换结果传到电脑上，设置为异步模式，波特率为115200Bits/s，其UART配置如下图所示。设置完成之后会自动引出两个引脚用于串口通信。

 

引脚使用情况

CubeIDE代码

1）TIM定时器实现us级延时
作用：通过定时器实现us级延迟
位置：位于/* USER CODE BEGIN 4 */沙箱内。

/*
 *TIM3定时器实现us级延时
 */
void Delay_us(uint16_t delay)
{
	__HAL_TIM_DISABLE(&htim3);
	__HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim3,0);
	__HAL_TIM_ENABLE(&htim3);
	uint16_t curCnt=0;
	while(1)
	{
		curCnt=__HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim3);
		if(curCnt>=delay)
			break;
	}
	__HAL_TIM_DISABLE(&htim3);
}

#从这一步开始一直到第4步 我复制的代码都是这样居中，我尝试了很多次还是这样，遂放弃

2）动态改变GPIO输入输出状态
作用：动态改变PF12引脚的方向，实现半双工传输。
位置：位于/* USER CODE BEGIN 4 */沙箱内。

/*
 * 更改DHT11引脚方向
 */
// 输出output
void Dht11_DATA_OUT(void)
{
	  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

	  /*Configure GPIO pin : PF12 */
	  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(GPIOF, &GPIO_InitStruct);
}

// 输入input
void Dht11_DATA_IN(void)
{
	  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

	  /*Configure GPIO pin : PF12 */
	  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
	  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_12;
	  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
	  HAL_GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStruct);
}

3）DHT11驱动

作用：DHT11驱动程序，根据时序来实现。

位置：位于/* USER CODE BEGIN 4 */沙箱内。

注：根据封装的思想这些函数应该自建dht11.c文件存放，这里为了方便直接写在主函数里，方便演示，读者可自行操作，并且自定义一些宏定义，方便对代码的理解）

/*
 * DHT11驱动
 */
//复位DHT11
void DHT11_Rst(void)
{
	Dht11_DATA_OUT();                                          //设置为输出
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_12, GPIO_PIN_RESET);     //拉低引脚
	HAL_Delay(20);                                             //延迟20ms
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_12, GPIO_PIN_SET);       //拉高引脚
	Delay_us(30);                                              //延迟30us
}

//等待DHT11回应
//返回值：1代表未检测到存在，0代表检测到存在
uint8_t DHT11_Check(void)
{
	uint8_t retry=0;
	Dht11_DATA_IN();                                           //设置为输入
	while(GPIO_PIN_SET==HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_12) && retry<100)
	{
		retry++;
		Delay_us(1);
	}
	if(retry>=100)
		return 1;
	else
		retry=0;

	while(GPIO_PIN_RESET==HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_12) && retry<100)
	{
		retry++;
		Delay_us(1);
	}
	if(retry>=100)
		return 1;
	return 0;
}

//从DHT11读取一个位
//返回值：1/0
uint8_t DHT11_Read_Bit(void)
{
	uint8_t retry=0;
	while(GPIO_PIN_SET==HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_12) && retry<100)
	{
		retry++;
		Delay_us(1);
	}
	retry=0;

	while(GPIO_PIN_RESET==HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_12) && retry<100)
	{
		retry++;
		Delay_us(1);
	}
	Delay_us(40);

	if(GPIO_PIN_SET==HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_12))
		return 1;
	else
		return 0;
}

//从DHT11读取一个字节
//返回值：读取到的字节数据(8位)
uint8_t DHT11_Read_Byte(void)
{
	uint8_t dat=0;
	for(uint8_t i=0;i<8;i++)
	{
		dat <<= 1;
		dat |= DHT11_Read_Bit();
	}
	return dat;
}

//从DHT11读取一次数据
//humi：湿度值，temp：温度值
//返回值：0代表正常，1代表读取失败
uint8_t DHT11_Read_Data(uint8_t* humi,uint8_t* temp)
{
	uint8_t buf[5];
	DHT11_Rst();
	if(DHT11_Check() == 0)
	{
		for(uint8_t i=0;i<5;i++)
			buf[i]=DHT11_Read_Byte();
		if((buf[0]+buf[1]+buf[2]+buf[3])==buf[4])
		{
			*humi=buf[0];       //这里省略小数部分
			*temp=buf[2];
		}
	}
	else
		return 1;
	return 0;
}

4）头文件
作用：使用打印函数sprintf和strlen。
位置：位于/* USER CODE BEGIN Includes */沙箱内。

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include <stdio.h>                      //sprintf函数头文件
#include <string.h>                     //strlen函数头文件
/* USER CODE END Includes */

5）函数声明
作用：声明函数。
位置：位于/* USER CODE BEGIN PM */沙箱内。
（注：根据封装的思想这些函数应该自建dht11.h文件存放，这里为了方便直接写在主函数里，方便演示，读者可自行操作，并且自定义一些宏定义，方便对代码的理解）

/* USER CODE BEGIN PM */
void Delay_us(uint16_t delay);                   //通过TIM3定时器微秒级延时
void Dht11_DATA_OUT(void);                       //设置数据交互口为输出
void Dht11_DATA_IN(void);                        //设置数据交互口为输入
void DHT11_Rst(void);                            //复位DHT11
uint8_t DHT11_Check(void);                       //DHT11状态反馈
uint8_t DHT11_Read_Bit(void);                    //读DHT11一位数据
uint8_t DHT11_Read_Byte(void);                   //读DHT11一字节数据
uint8_t DHT11_Read_Data(uint8_t* humi,uint8_t* temp);     //DHT11数据显示
/* USER CODE END PM */

6）主函数变量声明
作用：声明主函数内变量。
位置：位于/* USER CODE BEGIN 1 */沙箱内。

 /* USER CODE BEGIN 1 */
	uint8_t temperature = 1;                     //温度值
	uint8_t humidity = 1;                        //湿度值

	char* CntState = "No Connect!\r\n";          //连接状态
	uint8_t aTxBuffer[50];                       //打印信息
  /* USER CODE END 1 */

7）DHT11预处理
作用：复位DHT11并且检测DHT11是否存在。
位置：位于/* USER CODE BEGIN 2 */沙箱内。

  /* USER CODE BEGIN 2 */
  DHT11_Rst();                                   //复位DHT11
  while(DHT11_Check())                           //检测DHT11连接
  {
	  HAL_UART_Transmit(&huart1, CntState, strlen(CntState), 200);
	  HAL_Delay(500);
  }
  CntState = "Success!\r\n";
  HAL_UART_Transmit(&huart1, CntState, strlen(CntState), 200);
  /* USER CODE END 2 */

8）主函数
作用：这里用地址的概念拿出函数中计算的值并且直接打印。
位置：位于/* USER CODE END WHILE */沙箱内。

  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
	  	DHT11_Read_Data(&humidity,&temperature);                        //检测出温湿度的值
		sprintf(aTxBuffer,"temperature : %d ^C    "
				"humidity : %d %% \r\n", temperature,humidity);         //打印温湿度的值
		HAL_UART_Transmit(&huart1,aTxBuffer,strlen((const char*)aTxBuffer),200);
		HAL_Delay(500);
    /* USER CODE END WHILE */

结果显示

串口打印结果

8cf6ad94dde1ca5299cbc7879ee75b44

用手捂住传感器，可以看到温度在变化

总结：

本次设计了解了DHT11数字温湿度传感器，通过DHT11的协议取驱动该器件，实时传输温度与湿度的数据。在本次设计中，不仅学会了HAL库中的微秒级延迟函数的编写，还学会了动态改变GPIO的传输方向，这为以后任何一个用时序的器件驱动编写奠定了基础，该型号的温湿度传感器只适用于练手，其精度不太高，读者可以试试其他更高级的温湿度传感器。

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2024-2-15 21:22 上传

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lugl4313820

总结：

本次设计了解了DHT11数字温湿度传感器，通过DHT11的协议取驱动该器件，实时传输温度与湿度的数据。在本次设计中，不仅学会了HAL库中的微秒级延迟函数的编写，还学会了动态改变GPIO的传输方向，这为以后任何一个用时序的器件驱动编写奠定了基础，该型号的温湿度传感器只适用于练手，其精度不太高，读者可以试试其他更高级的温湿度传感器。

确实，目前这么高主频的MCU来对单总线进行操作，非常占时间，目前已被i2c的传感所替代，楼主说的对总线的操作的学习，这确实是一个方法。

2609

lugl4313820 发表于 2024-2-16 09:20 总结： 本次设计了解了DHT11数字温湿度传感器，通过DHT11的协议取驱动该器件，实时传输温度与湿度的数据 ...

大佬说的是 还得多学习

kevin-----

非常感谢分享

2609

kevin----- 发表于 2024-2-24 18:16 非常感谢分享

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