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

( H2 [$ a; L( B' {$ O' I* N5 R- s

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

) O. q) q/ Q* n9 g

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：

- {# \1 Z: q6 |8 }0 N) k

⏩ 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

: O. ^/ U4 y9 {7 L) {/ e

! V& X6 H# }4 @: n2 B) x" [/ r

⏩ DHT11输出0时序

- Y/ d# B0 I5 y( I

⏩ DHT11输出1时序

. S: `$ T# }, i9 F

2.硬件设计

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）

* v5 n9 r% w9 F/ }; q8 K& Z* }' K

$ W% P9 O0 q  q& z2 p

3.软件设计

3.1 STM32CubeMX设置

  F" k$ V. {9 Y7 }5 p3 m% C

➡️ RCC设置外接HSE，时钟设置为72M

; N( F: W; Y5 B2 l& X9 b7 G' ~/ x4 Y2 T

➡️ 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

; q1 a- s! M' o( n4 \  i& |

➡️ 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

➡️ PG11设置为GPIO推挽输出模式、上拉、高速

8 {+ F6 i3 @% H' i

➡️ 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

9 N/ g! R1 _' a4 u1 w7 N

& X4 W6 D  v# z9 ^

➡️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

6 S4 e3 g6 v2 z, _" _& S$ u+ R

3.2 MDK-ARM软件编程

6 X7 M% x3 J8 K+ b; j1 D7 Z) V0 J

➡️ 在tim.c文件下实现微秒延时（us）函数

1. void delay_us(uint16_t us){
   8 F6 H5 Q1 Y2 y, s) _2 k
2.   uint16_t differ = 0xffff-us-5;
   + a+ q4 }2 Q( a% E2 ~
3.   //设定TIM7计数器起始值                               
   # o- I* C* w) E3 k$ m
4.   __HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim7,differ);
   , ?% N( e% r  F5 B% k2 x2 c
5.   //启动定时器       
   
6.   HAL_TIM_Base_Start(&htim7);                       
   
7.        
   ) `- i1 ^$ F( ?# ^& |  |. {
8.   while(differ < 0xffff-5){        //判断
   " o( A, w" K! @' T# v6 x) a0 d4 H
9.     //查询计数器的计数值
   * l/ M& k! n: n4 u
10.     differ = __HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim7);               
    " W: c. Y! v! h! ]2 k& `
11.   }
    / `5 D# p1 m+ m
12.   HAL_TIM_Base_Stop(&htim7);
    
13. }

复制代码

/ A+ \( `0 D) W! x. [' }

➡️ 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;
   
4.   GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
   
5.   HAL_GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure);
   1 l; c: K4 }% b+ g% [+ x" y
6. }
   
7. 
   1 a! a( e- n) q: ^
8. void DHT11_IO_OUT(void){  //IO口方向设置为输出
   % @, o; Z  ^3 I% w$ l- P( N) S
9.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   
10.   GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_11;
    
11.   GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    
12.   GPIO_InitStructure.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    2 T% W' r* u- b
13.   HAL_GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure);
    5 d+ }0 |& j, t; M+ [1 S* ~0 h
14. }
    " R5 D. G" K$ t2 C& U2 ~; h
15. 
    & G: Z! I. N5 Q* j
16. void DHT11_Rst(void){                 
    
17.   DHT11_IO_OUT();         //设置为输出
    " ~* \8 t7 z5 e8 V5 l
18.   DHT11_DQ_OUT_LOW;         //拉低
    
19.   HAL_Delay(20);            //至少18ms
    ; P& v' i3 @* q* h# g! d
20.   DHT11_DQ_OUT_HIGH;         //拉高
    
21.   delay_us(30);             //至少20~40us
    & L1 m3 X0 o2 L& t% K8 ^& D
22. }
    
23. 
    
24. uint8_t DHT11_Check(void){   
    7 c6 l1 N* K. D- P1 T& |2 |8 d) G
25.   uint8_t retry=0;
    
26.   DHT11_IO_IN();      
    
27.   while (DHT11_DQ_IN&&retry<100){ //拉低40~80us
    3 k, z% j; u1 c
28.     retry++;
    , Q  s* H! j0 S1 }
29.     delay_us(1);
    
30.   };         
    
31.   if(retry>=100)return 1;
    2 g4 l6 x! ~5 ~0 {! b4 Z3 e
32.   else retry=0;
    * m, n! F, j, L: x/ {
33.   while (!DHT11_DQ_IN&&retry<100){ //拉高40~80us
    3 O" Z& F4 c0 c7 l3 ]7 Q
34.     retry++;
    
35.     delay_us(1);
    1 S" h2 r/ N8 X/ F' F
36.   };
    4 G- N% [, V8 I# j& X
37.   if(retry>=100)return 1;            
    
38.   return 0;        //检测到DHT11返回0
    & {% x5 a, _- p9 w
39. }
    + E2 Q% z; b2 ?, O
40. 
    
41. uint8_t DHT11_Read_Bit(void){
    
42.   uint8_t retry=0;
    
43.   while(DHT11_DQ_IN&&retry<100){//等待变为低电平
    / [3 f6 m* T6 r$ P" a4 _2 Z$ o) U5 I$ l
44.     retry++;
    # M' i' g: \, G! {9 i, v
45.     delay_us(1);
    3 W' r9 `* q- O6 B5 N
46.   }
    % P' g9 j% p6 I: h6 O& l. a* T
47.   retry=0;
    
48.   while(!DHT11_DQ_IN&&retry<100){//等待变为高电平
    
49.     retry++;
    
50.     delay_us(1);
    % s+ }" y4 `0 ?" w8 [: O* C; v$ O
51.   }
    / ^) {! n% b7 P' b  k- |* f
52.   delay_us(40);        //等待40us
    
53.   if(DHT11_DQ_IN)return 1;
    
54.   else return 0;                  
    - r2 ]# l/ Q( _! y
55. }
    3 t" e( L4 s% ^4 F$ S5 `
56. 
    / k& r5 Q1 R% |, ?( Z# h
57. uint8_t DHT11_Read_Byte(void){        
    
58.   uint8_t i,dat;
    * c  b* P! \% t2 y/ _- v
59.   dat=0;
    . w: K+ I7 \% ^$ u% K
60.   for (i=0;i<8;i++){
    ) c9 p! h- `( ?$ t6 k' M
61.     dat<<=1;
    ' n- k% y! J8 l9 ?% C/ K
62.     dat|=DHT11_Read_Bit();
    8 Y4 k! B; U# M$ A
63.   }                                                    
    
64.   return dat;
    " W! U5 Q3 l# n( Y7 j- S4 V
65. }
    2 F% C) ^0 X) T
66. 
    # N9 ~4 n  {6 d4 H* N" h* \% r
67. uint8_t DHT11_Read_Data(uint16_t *temp,uint16_t *humi){        
    ! \& S& \. u( u0 }
68.   uint8_t buf[5];
    
69.   uint8_t i;
    ' ~$ Y, X  K% z, p! s4 S" F
70.   DHT11_Rst();
    8 v% E) b$ }6 l! G! U5 ]
71.   if(DHT11_Check()==0){
    & X" b: y8 C9 @" g0 I
72.     for(i=0;i<5;i++){
    
73.       buf[i]=DHT11_Read_Byte();
    & {# J" [9 L% d, ?
74.     }
    
75.     if((buf[0]+buf[1]+buf[2]+buf[3])==buf[4]){
    
76.       *humi=(buf[0]<<8) + buf[1];
    8 M$ b4 I3 Z# s' U' k; c
77.       *temp=(buf[2]<<8) + buf[3];
    9 K, w' u9 ?' @, W" P
78.     }
    ( y: N3 W7 a- S) B7 M
79.   }else return 1;
    9 x3 y% y  s8 u5 y+ Z
80.   return 0;            
      E5 R# H. I% b# e1 ~
81. }
    
82.            
    
83. uint8_t DHT11_Init(void){
    4 X. J5 @7 s* I  S, y  s  r
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;       
    ! Q  o' ^8 E) q* |
86.   __HAL_RCC_GPIOG_CLK_ENABLE();                       
    + W" C$ i7 a& @* ^
87.   GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_11;           
    
88.   GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;  
    
89.   GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP;         
    
90.   GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    
91.   HAL_GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_Initure);   
    
92.   DHT11_Rst();
    
93.   return DHT11_Check();
    " s+ i+ i& ]6 e* C6 W
94. }

复制代码

' X; d9 }1 |7 A. ?  B( X; ?" U

➡️ 在main.c文件下编写DHT11测试代码

1. int main(void){
   
2.   /* USER CODE BEGIN 1 */
   6 [$ o1 p$ \* g; e# X
3.   uint16_t temperature;
   
4.   uint16_t humidity;
   6 y  f3 a. r1 n8 V
5.   /* USER CODE END 1 */
   
6.   HAL_Init();
   
7.   SystemClock_Config();
   
8.   MX_GPIO_Init();
   , `- g! j# ]- f
9.   MX_TIM7_Init();
   
10.   MX_USART1_UART_Init();
    9 N0 s$ C# u0 E. m6 y  E
11.   /* USER CODE BEGIN 2 */
    
12.   while(DHT11_Init()){
    
13.     printf("DHT11 Checked failed!!!\r\n");
    
14.     HAL_Delay(500);
    
15.   }
    % a3 V: I* U: M7 a
16.   printf("DHT11 Checked Sucess!!!\r\n");
    + u) R! b" Q0 M) E6 j$ Y# {5 x
17.   /* USER CODE END 2 */
    & _9 g5 \) g$ J& \
18.   while (1){
    
19.     DHT11_Read_Data(&temperature,&humidity);
    * s+ s! I$ L+ l* q/ k- _
20.     printf("DHT11 Temperature = %d.%d degree\r\n",temperature>>8,temperature&0xff);
    
21.     printf("DHT11 Humidity = %d.%d%%\r\n",humidity>>8,humidity&0xff);               
    1 y$ H( h$ g+ l# t# N. G* ]& ]
22.     HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_0);
    2 Q: E$ k; {. r. E6 q
23.     HAL_Delay(500);
    # V/ A* S8 y0 L: x9 k9 `
24.   }
    ! ~' c, l7 n9 H# k5 ?
25. }

复制代码

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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