STM32总结（HAL库）——DHT11温度传感器（智能安全辅助驾驶系统）

企业开发 2023-06-25 03:39:42 阅读次数: 0

DHT11介绍

DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式存在OTP内存中，传感器内部在检测型号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，使其成为该类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选择。产品为4针单排引脚封装，连接方便。

DHT11工作原理

2.1、DHT11data数据格式： （高位先出）

一次传输40位数据=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校验和。数据传送正确时，校验和数据等于“8bit湿度整数数据+8位湿度小数数据+8bit温度整数数据+8bit温度小数数据”所得结果的末8位。

用户MCU发送一次开始信号后，DHT11从低功耗转换到高速模式，等待主机开始信号结束后，DHT11发送响应信号，送出40bit的数据，并触发一次信号采集，用户可选择读取部分数据，从模式下，DHT11接收到开始信号触发一次温湿度采集，如果没有接收到主机发送开始信号，DHT11不会主动进行温湿度采集，采集数据后转换到低速模式。
时序图

2.2、时序编程

起步时序

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。
起始信号

数据接收时序

总线为低电平,说明DHT11发送响应信号,DHT11发送响应信号后,再把总线拉高80us,准备发送数据,每一bit数据都以50us低电平时隙开始,高电平的长短定了数据位是0还是1.格式见下面图示.如果读取响应信号为高电平,则DHT11没有响应,请检查线路是否连接正常.当最后一bit数据传送完毕后，DHT11拉低总线50us,随后总线由上拉电阻拉高进入空闲状态。

数字0信号表示方法
在这里插入图片描述

数字1信号表示方法
在这里插入图片描述

*DHT11 代码

3、DHT11通信流程及代码
3.1、简单通讯流程

第一步初始化IO口 完成起步时序 检查DHT11是否存在

第二部主机信号线拉高准备接收数据，依次接收40位

3.2主要程序部分

dht11.c部分代码*

#include "delay.h"
#include "dht11.h"
#include "tim.h"


#define DHT11_DQ_IN HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, DHT11_DATA_OUT_Pin, GPIO_PIN_SET)	  //输入

//初始化DHT11，同时检测是否连接上DHT11，PA11初始化
 	 
uint8_t DHT11_Init(void)
{
    
    	 
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {
    
    0};

  /* GPIO Ports Clock Enable */
  __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();


  /*Configure GPIO pin Output Level */
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, DHT11_DATA_OUT_Pin, GPIO_PIN_SET);

  /*Configure GPIO pin : PtPin */
  GPIO_InitStruct.Pin = DHT11_DATA_OUT_Pin;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLDOWN;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
  HAL_GPIO_Init(DHT11_DATA_OUT_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);	

	DHT11_Rst();  
	return DHT11_Check();
}      
//复位DHT11
void DHT11_Rst(void)	   
{
    
                     
	DHT11_IO_OUT(); 	//SET OUTPUT
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, DHT11_DATA_OUT_Pin, GPIO_PIN_RESET); 	//拉低
	DelayXms(20);    	//拉低延时至少18ms
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, DHT11_DATA_OUT_Pin, GPIO_PIN_SET); 	//DQ=1，拉高 
	DelayUs(30);     	//拉高延时至少20~40us
}
 
//检测回应
//返回1：检测错误
//返回0：检测成功
uint8_t DHT11_Check(void) 	   
{
    
       
	uint8_t retry=0;
	DHT11_IO_IN();//SET INPUT	 
    while (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_0)&&retry<100)//DHT11拉低40~80us
	{
    
    
		retry++;
		DelayUs(1);
	};	 
	if(retry>=100)return 1;
	else retry=0;
    while (!HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_0)&&retry<100)//DHT11再次拉高40~80us
	{
    
    
		retry++;
		DelayUs(1);
	};
	if(retry>=100)return 1;	    
	return 0;
}
 
//读取一个位Bit
//返回1或0
uint8_t DHT11_Read_Bit(void) 			 
{
    
    
 	uint8_t retry=0;
	while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_0)&&retry<100)//等待变低电平
	{
    
    
		retry++;
		DelayUs(1);
	}
	retry=0;
	while(!HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_0)&&retry<100)//等待变高电平
	{
    
    
		retry++;
		DelayUs(1);
	}
	DelayUs(40);//等待40us
	if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_0))return 1;
	else return 0;		   
}
 
//读取一个字节
//返回读到的数据
uint8_t DHT11_Read_Byte(void)    
{
    
            
	uint8_t i,dat;
	dat=0;
	for (i=0;i<8;i++) 
	{
    
    
		dat<<=1; 
		dat|=DHT11_Read_Bit();
	}						    
	return dat;
}
 
//DHT11读取一次数据
//temp:温度(范围:0~50°)
//humi:湿度(范围:20%~90%)
//tem：温度小数位
//hum：湿度小数位
uint8_t DHT11_Read_Data(uint8_t *temp,uint8_t *humi,uint8_t *tem,uint8_t *hum)    
{
    
            
 	uint8_t buf[5];
	uint8_t i;
	DHT11_Rst();
	if(DHT11_Check()==0)
	{
    
    
		for(i=0;i<5;i++)//读取40位字节
		{
    
    
			buf[i]=DHT11_Read_Byte();
		}
		if((buf[0]+buf[1]+buf[2]+buf[3])==buf[4])
		{
    
    
			*humi=buf[0];
			*hum=buf[1];
			*temp=buf[2];
			*tem=buf[3];
		}
	}
	else return 1;
	return 0;	    
}
 

//DHT11输出模式配置
void DHT11_IO_OUT()	
{
    
    
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {
    
    0};

  /* GPIO Ports Clock Enable */
  __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();


  /*Configure GPIO pin Output Level */
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, DHT11_DATA_OUT_Pin, GPIO_PIN_SET);

  /*Configure GPIO pin : PtPin */
  GPIO_InitStruct.Pin = DHT11_DATA_OUT_Pin;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLDOWN;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
  HAL_GPIO_Init(DHT11_DATA_OUT_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);
}
 
//DHT11输入模式配置
void DHT11_IO_IN(void)	
{
    
    
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {
    
    0};

  /* GPIO Ports Clock Enable */
  __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
  /*Configure GPIO pin : PC0 */
  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
  HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);
}
dht11.h部分代码

```c
#ifndef _DHT11_H_
#define _DHT11_H_
#include "main.h"
#define DHT11_DATA_OUT_Pin GPIO_PIN_0
#define DHT11_DATA_OUT_GPIO_Port GPIOC

void DHT11_Rst(void);
uint8_t DHT11_Check(void);
uint8_t DHT11_Read_Bit(void);
uint8_t DHT11_Read_Byte(void);
uint8_t DHT11_Read_Data(uint8_t *temp,uint8_t *humi,uint8_t *tem,uint8_t *hum);
uint8_t DHT11_Init(void);
void DHT11_IO_IN(void);
void DHT11_IO_OUT();
#endif


mian.c代码

```c
/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file           : main.c
  * @brief          : Main program body
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * <h2><center>&copy; Copyright (c) 2022 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.</center></h2>
  *
  * This software component is licensed by ST under BSD 3-Clause license,
  * the "License"; You may not use this file except in compliance with the
  * License. You may obtain a copy of the License at:
  *                        opensource.org/licenses/BSD-3-Clause
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "tim.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "dht11.h"
#include "delay.h"
/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */

/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */
/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */

/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PV */

/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */

/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */

/* USER CODE END 0 */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_TIM6_Init();
  MX_TIM7_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  MX_USART2_UART_Init();
  MX_USART3_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
	Delay_Init();
	uint8_t temperature;         
	uint8_t humidity; 
	uint8_t temp;         
	uint8_t humi; 
	uint8_t rx_buf[5];
	DHT11_Init();                         //DHT11初始化      引脚PA4PA6-MISO PA7-MOSI 


  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
		DHT11_Read_Data(&temperature,&humidity,&temp,&humi);
		rx_buf[0]=temperature;
		rx_buf[1]=humidity;
    printf("temp=%d,humi=%d\r\n",rx_buf[0],rx_buf[1]);		  
		DelayXms(5000);
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

  /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
  * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;
  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

/* USER CODE BEGIN 4 */

/* USER CODE END 4 */

/**
  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
  * @retval None
  */
void Error_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
  /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
  __disable_irq();
  while (1)
  {
  }
  /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}

#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *         where the assert_param error has occurred.
  * @param  file: pointer to the source file name
  * @param  line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
     ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
  /* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

/************************ (C) COPYRIGHT STMicroelectronics *****END OF FILE****/

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