源自:https://blog.csdn.net/qq_34952376/article/details/81193938

在我们刚开始进入单片机的学习中,练习写传感器的时序是必不可少的,其实我比较推荐大家刚开始练习的时候使用DHT11来练习。

推荐的原因:

  1. 因为DHT11的时序简单。
  2. DHT11是国产的,全中文的参考手册,不用担心英文看不懂。
  3. 功能少,就只有一个测量温湿度的功能。

综上,因此DHT11我认为是非常适合刚开始入门单片机的朋友学习的。

那么在使用传感器前,我们必须要先看数据手册,并不需要全部浏览,我们只需要看他重要的点,就OK了。

这就是DHT11温湿度传感器的外观,我们了解一下就好。

接下来我们看一起DHT11的参数特性

用红框圈出来的,就是重点,我们必须知道,这个DHT11温湿度传感器的测量范围,以及精度、分辨率。如果超出了这个范围,那么DHT11就不能够使用了。

接下来看一下引脚说明。            我们要注意的是:这个器件使用的是单总线协议是总所周知的了,但是他的供电范围我们也需要了解一下,范围是3.5-5.5v。如果超出这个范围,传感器可能会烧、假如低于这个范围,可能传感器会读出错误的温湿度数据或者压根就罢工了。   因此,我们在使用那些3.3v单片机做编程的时候,就要注意这一点了。

这个是数据手册上显示的DHT11典型的电路连接方法,我们再数据口上要接上一个上拉电阻。供电所使用的为7805的稳压电源,也就是5V。实际上,只要我们满足他的供电电压范围,都是能够工作的。

接下来我们看一下它的数据格式(重点)

DHT11用的是单总线协议,一次传送40位的数据。     注意了,看到这一句话,也就是说我们每次读取DHT11的数据时,都要一次性读取40次,也就是读取40位。并且数据前16位是与湿度相关的,中间16位是与温度相关的,最后八位是用来校验的,当我们校验成功后,证明这一次的温湿度结果正确的,我们单片机就可以使用这个温湿度值;如果校验不通过,那么就代表我们这次读取出来的温湿度值,是错误的(也许是我们的时序错误了,也许是传感器的问题),我们不进行采样。

同时呢,商家的数据手册还给出了一个校验数据的示例图,而且还是全中文的,所以说我说的没错吧,这个器件是真的简单到不能再简单了,非常适合新手入门练习如何写时序。

DHT11的总体通信流程。第一步:主机先发送开始信号,从机会返回一个相应信号进行应答。    第二步:主机信号线拉高准备接收数据。    第三部:开始接收数据(一次接收40位)。

那么这个就是一个人数据读取的一个流程,那么我们每一个流程又应该怎么做呢?

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:

(我们可以把这一段的时序理解为,我们主机先把数据线拉低50us,然后延时等待40us,然后再去读取信号线的电平,如果为低电平,则为位“0”;如果为高电平,则为位“1”)。

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。

我们在数据手册上了解的就这么多就可以了。

同时,我自己也对DHT11的时序做了一个总结

一. 单片机上点后1s内不读取(不重要)

二. 主机(单片机)发送起始信号:1.主机先拉高data。2.拉低data延迟18ms。
                                3.拉高data(单片机引脚设置为输入)。
                                
三. 从机(DHT11)收到起始信号后进行应答:
        从机拉低data,主机读取到data线被拉低持续80us后从机拉高data线,
        持续80us,直到高电平结束,意味着主机可以开始接受数据。
       
四. 主机开始接收数据:
        1.主机先把data线拉高(io设置为输入)。
        2.从机把data线拉低,主机读取data线电平,直到低电平结束(大约50us)
        从机拉高data线后,延迟40us左右(28~70us之间)主机再次读取data线
        电平,如果为低电平,则为“0”,如果为高电平,则为“1”。
        3.继续重复上述1,2步骤累计40次。

五. data线拉低50us代表读取结束

六. 校验数据

那么我们在程序上应该如何设计呢?(这里我的程序是基于stm32微处理器来讲解的,其他单片机也一样的操作,时序都是相同的)

准备阶段我们先要有3个函数,数据引脚初始化函数,还有数据引脚切换输入输出方向的函数。

  1.  
    void dht11_init (void )
  2.  
    {
  3.  
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  4.  
    /* Enable clock */
  5.  
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA , ENABLE);
  6.  
     
  7.  
    /* Configure Ports */
  8.  
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;
  9.  
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
  10.  
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
  11.  
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
  12.  
     
  13.  
    GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_7);
  14.  
    }
  15.  
     
  16.  
    void mode_input(void )
  17.  
    {
  18.  
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  19.  
     
  20.  
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;
  21.  
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
  22.  
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
  23.  
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
  24.  
    }
  25.  
     
  26.  
    void mode_output(void )
  27.  
    {
  28.  
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  29.  
     
  30.  
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;
  31.  
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
  32.  
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
  33.  
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
  34.  
    }

接下来我们就再写一个函数,来读取dht11数据即可

  1.  
    unsigned int dht11_read(void)
  2.  
    {
  3.  
    int i;
  4.  
    long long val;
  5.  
    int timeout;
  6.  
     
  7.  
    GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_7);
  8.  
    delay_us(18000); //pulldown for 18ms
  9.  
    GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_7);
  10.  
    delay_us( 20 ); //pullup for 30us
  11.  
     
  12.  
    mode_input();
  13.  
     
  14.  
    //等待dht11拉高80us
  15.  
    timeout = 5000;
  16.  
    while( (! GPIO_ReadInputDataBit (GPIOA, GPIO_Pin_7)) && (timeout > 0) ) timeout--; //wait HIGH
  17.  
     
  18.  
    //等待dht11拉低80us
  19.  
    timeout = 5000;
  20.  
    while( GPIO_ReadInputDataBit (GPIOA, GPIO_Pin_7) && (timeout > 0) ) timeout-- ; //wait LOW
  21.  
     
  22.  
    #define CHECK_TIME 28
  23.  
     
  24.  
    for(i=0;i<40;i++)
  25.  
    {
  26.  
    timeout = 5000;
  27.  
    while( (! GPIO_ReadInputDataBit (GPIOA, GPIO_Pin_7)) && (timeout > 0) ) timeout--; //wait HIGH
  28.  
     
  29.  
    delay_us(CHECK_TIME);
  30.  
    if ( GPIO_ReadInputDataBit (GPIOA, GPIO_Pin_7) )
  31.  
    {
  32.  
    val=(val<<1)+1;
  33.  
    } else {
  34.  
    val<<=1;
  35.  
    }
  36.  
     
  37.  
    timeout = 5000;
  38.  
    while( GPIO_ReadInputDataBit (GPIOA, GPIO_Pin_7) && (timeout > 0) ) timeout-- ; //wait LOW
  39.  
    }
  40.  
     
  41.  
    mode_output();
  42.  
    GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_7);
  43.  
     
  44.  
    if (((val>>32)+(val>>24)+(val>>16)+(val>>8) -val ) & 0xff ) return 0; //校验
  45.  
    else return val>>8;
  46.  
     
  47.  
    }

只要按照上述的时序步骤来操作,就能够读取出DHT11的温湿度值啦。

同时我们要注意,只有读出来的数据校验通过了,我们才使用这一次的温湿度数据。

还有他读取出来40位数据的数据结构: 8位湿度整数数据+8位湿度小数数据+8位温度整数数据+8位温度小数数据+8位校验位

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