1.DHT11简介

DHT11是一款温湿度一体化的数字传感器，该传感器包括一个电阻式测湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机连接。通过单片机微处理器简单的电路连接就能够实时的采集湿度和温度。DHT11与STM32之间能采用简单的单总线进行通讯，仅需一个IO口。传感器内部温度和湿度数据40个bit的数据一次性传给单片机，数据采用校验和方式进行校验，有效的保证数据传输的准确性。

DHT11采用单总线数据格式，即单个数据引脚端口完成输入输出双向传输。其数据包由5个字节（40Bit）组成。数据分小数和整数部分，一次完整的数据传输为40bit，高位先出。数据格式如下图示

/ J: y1 j! n6 A: B0 [8 @- z

) X8 h1 I# r, U5 T1 \

根据以上数据，即可算出温度和湿度的值，计算方法如下：

湿度 = byte4.byte3

温度 = byte2.byte1

校验 = byte4 + byte3 + byte2 + byte1

DHT11和单片机的一次通讯最大为3ms左右，建议主机连续读取时间间隔不要小于100ms，下面是DHT11的三种时序：

. o* _/ K$ o. Z$ J' s; I! m

⏩ 数据发送时序

首先主机发送开始信号，即拉低数据线保持t1（至少18ms）时间，接着拉高数据线t2（20 ~ 40us）时间；然后读取DHT11的响应，正常的话DHT11会拉低数据线并保持t3（40 ~ 50us）时间作为响应信号，接着DHT11拉高数据线并保持t4（40 ~ 50us）时间后，开始传输数据

3 g9 Y( @) G& Z5 \+ ^0 W

⏩ DHT11输出0时序

⏩ DHT11输出1时序

# l8 x6 D& r% }

2.硬件设计

% S; j  V- \1 d6 v7 E6 d9 G

D1指示灯用来提示系统运行状态，DS18B20温度传感器用来检测环境温度，串口1用来打印温度值

指示灯D1

USART1串口

PG11

TIM7（提供us延时）

9 X1 m4 g  O8 }/ Q. u8 V: P. d

3.软件设计

3.1 STM32CubeMX设置

➡️ RCC设置外接HSE，时钟设置为72M

➡️ PC0设置为GPIO推挽输出模式、上拉、高速、默认输出电平为高电平

➡️ USART1选择为异步通讯方式，波特率设置为115200Bits/s，传输数据长度为8Bit，无奇偶校验，1位停止位

( w+ {/ M# e. K$ @, E2 V

➡️ PG11设置为GPIO推挽输出模式、上拉、高速

➡️ 激活TIM7，预分频因子设为72-1，向上计数，自动重载值为65535；因此计数器CNT_CLK = 1MHz，计数器周期为1us

" F* q) Z2 {9 g/ C0 m6 Z

8 L7 [- z1 |, f* ~

➡️输入工程名，选择路径（不要有中文），选择MDK-ARM V5；勾选Generated periphera initialization as a pair of ‘.c/.h’ files per IP ；点击GENERATE CODE，生成工程代码

. g& K* B; J) J1 M* V5 |  ?

3.2 MDK-ARM软件编程

➡️ 在tim.c文件下实现微秒延时（us）函数

1. void delay_us(uint16_t us){
     ~5 g. Y* A+ F
2.   uint16_t differ = 0xffff-us-5;
   
3.   //设定TIM7计数器起始值                               
   ! j) ]$ F9 P9 \. d7 N' n
4.   __HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim7,differ);
   
5.   //启动定时器       
   - z' N- f2 R4 ]( y
6.   HAL_TIM_Base_Start(&htim7);                       
   . A6 V3 |% U) K2 @( t1 A/ e
7.        
   , W) a2 D6 e1 @; M
8.   while(differ < 0xffff-5){        //判断
   
9.     //查询计数器的计数值
   - K9 ~. O: A) z/ L' M3 N
10.     differ = __HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim7);               
    
11.   }
    6 n6 ^2 ^4 w3 G; e: r# q0 G
12.   HAL_TIM_Base_Stop(&htim7);
    
13. }

复制代码

; g1 ]4 ~( O, J/ w

➡️ 创建DHT11温湿度传感器驱动文件DHT11.c 和相关头文件DHT11.h

1. void DHT11_IO_IN(void){  //IO口方向设置为输入
   
2.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   
3.   GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_11;
   ; i7 k; t2 b  i) Y; h* j2 Y. H
4.   GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
   ) P/ y8 R! Z' ?; G
5.   HAL_GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure);
   
6. }
   
7. 
   # Q1 n0 i: W$ J$ s9 j
8. void DHT11_IO_OUT(void){  //IO口方向设置为输出
   2 S5 f! p* ^4 Z8 Q; {. |: s
9.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   
10.   GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_11;
    / B  g* v* v6 k  h/ ]9 A* m
11.   GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    
12.   GPIO_InitStructure.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    
13.   HAL_GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure);
    
14. }
    5 I2 Z" k* l0 @* P* q  h
15. 
    
16. void DHT11_Rst(void){                 
    
17.   DHT11_IO_OUT();         //设置为输出
    
18.   DHT11_DQ_OUT_LOW;         //拉低
    
19.   HAL_Delay(20);            //至少18ms
    
20.   DHT11_DQ_OUT_HIGH;         //拉高
      Z9 n. G5 ]9 j/ s' U# Z
21.   delay_us(30);             //至少20~40us
    
22. }
    7 N( D- Q( O3 f: A( I
23. 
    ( F  }  T: I0 q* a
24. uint8_t DHT11_Check(void){   
    , b& T+ ]! d7 M; N# j% k
25.   uint8_t retry=0;
    7 A4 J( W0 _+ B: `- T
26.   DHT11_IO_IN();      
    
27.   while (DHT11_DQ_IN&&retry<100){ //拉低40~80us
    1 [  t1 Q/ |/ V
28.     retry++;
    & Y( \5 N& e" ?3 [1 u1 }
29.     delay_us(1);
    # }' Y; ~' p- {
30.   };         
    
31.   if(retry>=100)return 1;
    
32.   else retry=0;
    
33.   while (!DHT11_DQ_IN&&retry<100){ //拉高40~80us
    ) l4 m2 n+ B6 l$ o+ H6 M0 r7 t
34.     retry++;
    
35.     delay_us(1);
    
36.   };
    ) y+ W* g0 U3 o$ i! H1 g' d
37.   if(retry>=100)return 1;            
    1 l. H4 X5 [: h, Y& P& Y
38.   return 0;        //检测到DHT11返回0
    5 w& ?6 O) h3 ]2 q8 M
39. }
    
40. 
    
41. uint8_t DHT11_Read_Bit(void){
    
42.   uint8_t retry=0;
    ( Z+ M* |4 B) w. i9 Y
43.   while(DHT11_DQ_IN&&retry<100){//等待变为低电平
    
44.     retry++;
    
45.     delay_us(1);
    
46.   }
    
47.   retry=0;
    
48.   while(!DHT11_DQ_IN&&retry<100){//等待变为高电平
    5 b+ c* S6 t$ p# u3 D5 v2 z
49.     retry++;
    
50.     delay_us(1);
    
51.   }
    & Z( {; V: K5 v+ N2 p" I5 h
52.   delay_us(40);        //等待40us
    
53.   if(DHT11_DQ_IN)return 1;
    
54.   else return 0;                  
    : L3 O# [2 ]& G) Q9 E. \8 Z
55. }
    
56. 
    9 m% h: c% h4 h8 [  z8 r$ ~
57. uint8_t DHT11_Read_Byte(void){        
    7 w9 f. E5 e4 N1 J
58.   uint8_t i,dat;
    
59.   dat=0;
    ( g, j: u6 o! k" x% M5 I
60.   for (i=0;i<8;i++){
    
61.     dat<<=1;
    1 U% {" g9 U+ G) i- w) w
62.     dat|=DHT11_Read_Bit();
    
63.   }                                                    
    ; Y5 u" t% Q6 b2 y# J
64.   return dat;
    + W* t9 ]2 h+ C8 |$ k8 z
65. }
    9 |4 b  N- ]  Q& e7 o& R
66. 
    
67. uint8_t DHT11_Read_Data(uint16_t *temp,uint16_t *humi){        
    
68.   uint8_t buf[5];
    9 V" e* }* r/ b3 D' o4 O
69.   uint8_t i;
    
70.   DHT11_Rst();
    $ f5 J* W; b+ Q
71.   if(DHT11_Check()==0){
    3 @6 y" b0 J* [5 r
72.     for(i=0;i<5;i++){
    
73.       buf[i]=DHT11_Read_Byte();
    ' H9 v; T* S- ]
74.     }
    1 y/ f6 S. J8 T- g6 x
75.     if((buf[0]+buf[1]+buf[2]+buf[3])==buf[4]){
    5 C6 B7 I" v7 x8 R2 v! q
76.       *humi=(buf[0]<<8) + buf[1];
    . i* b8 l! a4 D; l/ l
77.       *temp=(buf[2]<<8) + buf[3];
    
78.     }
    
79.   }else return 1;
    
80.   return 0;            
    
81. }
    
82.            
    
83. uint8_t DHT11_Init(void){
    # O4 e/ y' W. d' n/ z; E2 d6 c
84.   //PG11的初始化已经在cubemx中完成，可以忽略此段初始化代码
    
85.   GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;       
    
86.   __HAL_RCC_GPIOG_CLK_ENABLE();                       
    
87.   GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_11;           
    
88.   GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;  
    7 a+ p1 d5 R5 o6 K
89.   GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP;         
    
90.   GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    
91.   HAL_GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_Initure);   
    ' v1 _1 x; a$ O8 G8 i- S0 Y# Y
92.   DHT11_Rst();
    : R9 B* z/ c; \3 V# a7 s0 I
93.   return DHT11_Check();
    
94. }

复制代码

➡️ 在main.c文件下编写DHT11测试代码

1. int main(void){
   
2.   /* USER CODE BEGIN 1 */
   7 I3 [, J3 t; f; r% D+ ?! D
3.   uint16_t temperature;
   % y# N. f! U& Q4 b3 \* q  [( }* }
4.   uint16_t humidity;
   9 T3 r4 l6 a* Y5 h2 y2 Z+ u3 Y
5.   /* USER CODE END 1 */
   % Z. b: \. A1 V3 [3 n. w
6.   HAL_Init();
   
7.   SystemClock_Config();
   " B+ K: K& l' V* O8 e8 i8 K- x- ~- x' H
8.   MX_GPIO_Init();
   
9.   MX_TIM7_Init();
   
10.   MX_USART1_UART_Init();
    
11.   /* USER CODE BEGIN 2 */
    ( T: g; ^  s& u8 V
12.   while(DHT11_Init()){
      ]5 H  r' ^* a( X& _
13.     printf("DHT11 Checked failed!!!\r\n");
    ' T/ k" F% c% T% n1 ?. Q5 X2 ?
14.     HAL_Delay(500);
    ( D+ s3 J1 W; o8 o: s1 b8 X5 r
15.   }
    
16.   printf("DHT11 Checked Sucess!!!\r\n");
    
17.   /* USER CODE END 2 */
    
18.   while (1){
    6 G* N+ j6 e  b- S; q
19.     DHT11_Read_Data(&temperature,&humidity);
    % G1 b6 ~0 [& I% [
20.     printf("DHT11 Temperature = %d.%d degree\r\n",temperature>>8,temperature&0xff);
    : N1 \# L8 g* v7 m& D2 G
21.     printf("DHT11 Humidity = %d.%d%%\r\n",humidity>>8,humidity&0xff);               
    
22.     HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_0);
    
23.     HAL_Delay(500);
    2 A- y2 m, s" u9 o/ k$ ]* V  N7 k5 |
24.   }
    # O% K- z4 y& v5 \- y6 V$ U' Y- g: X$ p
25. }

复制代码

* a1 K+ ]4 `7 z9 F$ X  P, V, v5 I

4.下载验证

编译无误下载到开发板后，可以看到D1指示灯不断闪烁，串口不断打印出当前温湿度值。串口输出如下信息：

DHT11 Checked Sucess!!!

DHT11 Temperature = 28.20 degree

DHT11 Humidity = 30.21%

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. h- J/ s0 @4 O! {* K- M0 P1 N
& A2 Z! ~( Y8 ]! n9 J) d$ b7 T