树莓派高级GPIO库，wiringpi2 for python使用笔记（四）实战DHT11解码

DHT11是一款有已校准数字信号输出的温湿度传感器。 精度湿度+-5%RH， 温度+-2℃，量程湿度20-90%RH， 温度0~50℃。

我买的封装好的模块，上边自带了上拉电阻，直接查到树莓派上即可灰、紫、蓝分别代表数据、3.3V、0V,接到树莓派的3，1，10脚，分别对应PIN8，3.3V，0V。

DHT11与单片机通讯协议为单线协议（1-wire），其实单线协议蛮厉害的，一个GPIO就能实现数据的读取，但是这个协议没有同步脉冲，所以对时序要求比较高，比如DHT11对高低电平定义如下：

低电平50us，然后一个26-28us的高电平，代表0

低电平50us，然后一个70us的高电平，代表1

也就是说，需要能分辨出40us以下的时间才能准确的测出，下边看看具体的时序：

总线空闲状态为高电平,主机把总线拉低等待DHT11响应,主机把总线拉低必须大于18毫秒,保证DHT11能检测到起始信号。DHT11接收到主机的开始信号后,等待主机开始信号结束,然后发送80us低电平响应信号.主机发送开始信号结束后,延时等待20-40us后, 读取DHT11的响应信号,主机发送开始信号后,可以切换到输入模式,或者输出高电平均可, 总线由上拉电阻拉高。

数字0表示如下图：

数字1表示如下图：

可以看出，每一位包括一开始的响应信号，都是由一个低电平跟一个高电平组成，其中响应信号为80us+80us=160us

数字0为50+26=76us

数字1为50+70=120us

为读到DHT11的状态，我编写了以下的程序：

import wiringpi2 as gpio
owpin=8     #第8脚为1-wire脚
tl=[]       #存放每个数据位的时间
gpio.wiringPiSetup()        #初始化wiringpi库
gpio.pinMode(owpin,1)       #设置针脚为输出状态
gpio.digitalWrite(owpin,1)  #输出高电平
gpio.delay(1)
###发开始指令，要求DHT11传输数据
gpio.digitalWrite(owpin,0)  #拉低25ms开始指令
gpio.delay(25)
gpio.digitalWrite(owpin,1)  #输出高电平，开始指令结束
gpio.pinMode(owpin,0)       #设针脚为输入状态
###开始指令发送完毕，把管脚设置为高电平，并等待DHT11拉低管脚。传输数据
while(gpio.digitalRead(owpin)==1): pass #如果管脚一直是1，则一直等待。
###若被拉低，说明传输开始，应答信号+40位数据+结束标志共42位
###下边共循环45次，故意多循环几次看结果。
for i in range(45):   #测试每个数据周期的时间（包括40bit数据加一个发送开始标志
    tc=gpio.micros()  #记下当前us数（从初始化开始算起，必要时重新初始化）
    '''
    一个数据周期，包括一个低电平，一个高电平，从DHT11第一次拉低信号线开始
    到DHT11发送最后一个50us的低电平结束（然后被拉高，一直维持高电平，所以
    最后的完成标志是一直为高，超过500ms）
    '''
    while(gpio.digitalRead(owpin)==0):pass  #一位数据由一个低电平
    while(gpio.digitalRead(owpin)==1):      #加一个高电平组成
        if gpio.micros()-tc>500:    #如果超过500us就结束了本次循环,传输结束后
            break                   #会被上拉电阻拉成高电平，防止进入死循环
    tl.append(gpio.micros()-tc) #记录每个周期时间的us数，存到tl这个列表

print(tl)      #打印结果

程序里有详细的解释，我就不再赘述，这里贴出我这里的执行结果：

[116, 68, 74, 67, 124, 64, 120, 120, 76, 71, 73, 73, 73, 73, 73, 73, 74, 67, 73, 73, 123, 120, 70, 72, 73, 79, 71, 73, 73, 74, 73, 74, 73, 70, 73, 122, 74, 117, 120, 119, 70, 508, 506, 512, 512]

现在分析一下结果：

第一个116us是应答信号，按照说明应该是160us估计是我手里这个DHT11做的不是很标准后边40个（从68us开始到最后一个70us)为40位数据，后边因为没有收到任何数据，所以都超过了500us（时间超过500us就跳出循环防止死循环）

第一个116us不管，60-80us的为0，120左右的为1，则收到的数据为：

湿度整数     湿度小数     温度整数     温度小数     校验

0001 0110  0000 0000  0001 1000  0000 0000  0010 1110

16+4+2=22  0          16+8=24    0          32+8+4+2=46

故读到的结果是湿度22%，温度24度，校验和为22+24=46，读取成功。

我又加了一些数据处理，以及读取失败重新读取的附加代码，最终代码如下：

import wiringpi2 as gpio
owpin=8     #第8脚为1-wire脚
def getval(owpin):
    tl=[]  #存放每个数据位的时间
    tb=[]  #存放数据位
    gpio.wiringPiSetup() #初始化wiringpi库
    gpio.pinMode(owpin,1)  #设置针脚为输出状态
    gpio.digitalWrite(owpin,1) #输出高电平
    gpio.delay(1)
    gpio.digitalWrite(owpin,0) #拉低20ms开始指令
    gpio.delay(25)
    gpio.digitalWrite(owpin,1) #抬高20-40us
    gpio.delayMicroseconds(20)
    gpio.pinMode(owpin,0)     #设针脚为输入状态
    while(gpio.digitalRead(owpin)==1): pass #等待DHT11拉低管脚

    for i in range(45):   #测试每个数据周期的时间（包括40bit数据加一个发送开始标志
        tc=gpio.micros()  #记下当前us数（从初始化开始算起，必要时重新初始化）
        '''
        一个数据周期，包括一个低电平，一个高电平，从DHT11第一次拉低信号线开始
        到DHT11发送最后一个50us的低电平结束（然后被拉高，一直维持高电平，所以
        最后的完成标志是一直为高，超过500ms）
        '''
        while(gpio.digitalRead(owpin)==0):pass
        while(gpio.digitalRead(owpin)==1):
            if gpio.micros()-tc>500: #如果超过500ms就结束了
                break
        if gpio.micros()-tc>500:   #跳出整个循环
            break
        tl.append(gpio.micros()-tc) #记录每个周期时间的us数，存到tl这个列表

#    print(tl)      #反注释后可打印时间列表
    tl=tl[1:]       #去掉第一项，剩下40个数据位
    for i in tl:
        if i>100:  #若数据位为1，时间为50us低电平+70us高电平=120us
            tb.append(1)
        else:
            tb.append(0) #若数据位为0，时间为50us低电平+25us高电平=75us
                                #这里取大于100us就为1
#    print(tb)      #反注释可查看每一位状态
    return tb

def GetResult(owpin):
    for i in range(10):
        SH=0;SL=0;TH=0;TL=0;C=0
        result=getval(owpin)
#        print(len(result))
        if len(result)==40:
            for i in range(8):
                #计算每一位的状态，每个字8位，以此为湿度整数，湿度小数，温度整数，温度小数，校验和
                SH*=2;SH+=result[i]
                SL*=2;SL+=result[i+8]
                TH*=2;TH+=result[i+16]
                TL*=2;TL+=result[i+24]
                C*=2;C+=result[i+32]
            if ((SH+SL+TH+TL)%256)==C and C!=0:
                break
            else:
                print("Read Sucess,But checksum error! retrying")
        else:
            print("Read failer! Retrying")
        gpio.delay(200)
    return SH,SL,TH,TL

SH,SL,TH,TL=GetResult(owpin)
print("湿度:",SH,SL,"温度:",TH,TL)

运行结果如下：

湿度: 20 0 温度: 24 0