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

6 F0 ~2 `+ ]7 s0 Y  _4 M( O. ?

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

. Q9 E  \, a$ k  W5 o

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：

⏩ 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

% u* e% t9 n+ j; T2 v' t. s5 C

⏩ DHT11输出0时序

9 ?( h8 `( h5 a

⏩ DHT11输出1时序

6 S7 h/ a& T2 d

5 A) v, Y+ d0 r+ l3 Z0 F! \

" @# z# n7 t; U1 r' A$ V

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）

) c+ ^3 Q- h, A: ?" _6 @( B

: b6 N. E! e  l4 v- P* g

3.软件设计

3.1 STM32CubeMX设置

" m$ Q8 u3 ~$ D8 i3 z

➡️ 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

; S6 j6 c* _' V4 o$ C$ P* F9 _7 P

➡️ 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

) \% ?" f7 L+ M) N  p' o

➡️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

! J% x9 O# o" U$ a7 U+ X' u8 s

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){
   
2.   uint16_t differ = 0xffff-us-5;
   
3.   //设定TIM7计数器起始值                               
   
4.   __HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim7,differ);
   . D$ v8 x1 u5 {* B/ o9 `6 L
5.   //启动定时器       
   # p. L: e5 G: ]$ G! M+ P
6.   HAL_TIM_Base_Start(&htim7);                       
   
7.        
   
8.   while(differ < 0xffff-5){        //判断
   , @8 L0 {0 M1 p1 x6 F
9.     //查询计数器的计数值
   
10.     differ = __HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim7);               
    
11.   }
    
12.   HAL_TIM_Base_Stop(&htim7);
    0 k4 d: v- n4 n2 z1 p/ u! m/ d) F0 c
13. }

复制代码

➡️ 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;
   ) [* q& @7 e6 Q5 ]5 W
3.   GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_11;
   ( T' H7 w& H) o- @- y' ^
4.   GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
   & Z& m8 U. g! w7 \  H
5.   HAL_GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure);
   
6. }
   " v8 m& H4 [) T) Z- F3 W
7. 
   
8. void DHT11_IO_OUT(void){  //IO口方向设置为输出
   % ^; E+ u; K6 y
9.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   # k5 t9 E  e8 F  r
10.   GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_11;
    
11.   GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    / `- U( |8 M) U& B" T4 l# ]0 l
12.   GPIO_InitStructure.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    
13.   HAL_GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure);
    + `9 R2 x6 l% q/ Z. E9 y( I; h8 H
14. }
    
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
    7 C- V5 W4 Q# Y" c& I
21.   delay_us(30);             //至少20~40us
    
22. }
    
23. 
    
24. uint8_t DHT11_Check(void){   
    % d# _  Y2 Y3 r) q8 N! v; S
25.   uint8_t retry=0;
    
26.   DHT11_IO_IN();      
    
27.   while (DHT11_DQ_IN&&retry<100){ //拉低40~80us
    
28.     retry++;
    
29.     delay_us(1);
    
30.   };         
    
31.   if(retry>=100)return 1;
    9 ]  ~/ H# g/ D
32.   else retry=0;
    & [5 z9 S0 }  ~% H) x% u1 m
33.   while (!DHT11_DQ_IN&&retry<100){ //拉高40~80us
    
34.     retry++;
    
35.     delay_us(1);
    
36.   };
    3 L% R4 i4 y/ }3 G0 o5 l! }7 V
37.   if(retry>=100)return 1;            
    
38.   return 0;        //检测到DHT11返回0
    
39. }
    
40. 
    
41. uint8_t DHT11_Read_Bit(void){
    ' p8 ?; z1 i: I2 x% o4 S. u
42.   uint8_t retry=0;
    
43.   while(DHT11_DQ_IN&&retry<100){//等待变为低电平
    
44.     retry++;
    ' ?6 @$ A( r2 H' u' I$ Q3 X, m
45.     delay_us(1);
    . o3 a; L' p% G: o, _
46.   }
    9 ^2 r! f/ |7 A* }: Q
47.   retry=0;
    3 h+ V5 p0 C/ I) }4 v4 e2 v2 F
48.   while(!DHT11_DQ_IN&&retry<100){//等待变为高电平
    
49.     retry++;
    & P  x. ^0 {) x; l% ]
50.     delay_us(1);
    4 S8 o. x( S- t  k( O1 H
51.   }
    " \; x0 B" i* J  M2 W- m8 }) T9 E
52.   delay_us(40);        //等待40us
    
53.   if(DHT11_DQ_IN)return 1;
    
54.   else return 0;                  
    : k; r8 w) Y! m" ~3 Q1 l
55. }
    ) Z5 S  `3 l) n# a9 v3 |8 z3 D
56. 
    
57. uint8_t DHT11_Read_Byte(void){        
    & L- [2 |5 Y/ G7 w, K' q  N+ h
58.   uint8_t i,dat;
    
59.   dat=0;
    7 F- G  R: O6 Y
60.   for (i=0;i<8;i++){
    8 T3 e7 j9 f, i. Y2 F
61.     dat<<=1;
    
62.     dat|=DHT11_Read_Bit();
    ) r) g! a4 G9 S( E. ~
63.   }                                                    
    8 S( ?- e  |" _! g& `) P: s
64.   return dat;
    - A- n2 k, e5 t9 V5 d2 ]3 A
65. }
    ; Z) u9 k, z5 k8 ^
66. 
    
67. uint8_t DHT11_Read_Data(uint16_t *temp,uint16_t *humi){        
    3 N  ^( N2 u: E6 d( ]7 I0 V4 |# o
68.   uint8_t buf[5];
    4 j1 W0 Q( @. e7 q7 f
69.   uint8_t i;
    5 k# I4 o9 ~2 p5 i4 R1 ^" J" |
70.   DHT11_Rst();
    
71.   if(DHT11_Check()==0){
    ! W8 I* Y) R  R6 o! r
72.     for(i=0;i<5;i++){
    
73.       buf[i]=DHT11_Read_Byte();
    
74.     }
    ; q: w6 a: v6 ?5 _* x* q
75.     if((buf[0]+buf[1]+buf[2]+buf[3])==buf[4]){
    
76.       *humi=(buf[0]<<8) + buf[1];
    
77.       *temp=(buf[2]<<8) + buf[3];
    
78.     }
    
79.   }else return 1;
    
80.   return 0;            
    7 I" V. g* ?) b. P8 {' v
81. }
    " A  q9 g) d  X  f
82.            
    6 T5 g5 l2 X( J- k+ I
83. uint8_t DHT11_Init(void){
    
84.   //PG11的初始化已经在cubemx中完成，可以忽略此段初始化代码
    9 \* K- X, C& B6 }1 F# o* ?6 D
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;  
    . w6 T9 T( H/ `; |1 e% b
89.   GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP;         
    9 F7 Q/ s2 x+ u4 F8 g
90.   GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    9 {8 F  s5 D1 Y; Z% S
91.   HAL_GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_Initure);   
    ! s5 M- m" U8 m
92.   DHT11_Rst();
    ( h( u! Q. y* _; K, p' [
93.   return DHT11_Check();
    
94. }

复制代码

3 {/ o; C! @. A- q' I0 T6 ~

➡️ 在main.c文件下编写DHT11测试代码

1. int main(void){
   
2.   /* USER CODE BEGIN 1 */
   2 t2 Z' w6 d; \9 @: @
3.   uint16_t temperature;
   2 g6 b# N* D, m6 {/ R) q
4.   uint16_t humidity;
   
5.   /* USER CODE END 1 */
   
6.   HAL_Init();
   
7.   SystemClock_Config();
   + H8 l' n- O' `) R9 k( L" H6 @9 n
8.   MX_GPIO_Init();
   % m! G" T* ~" z' D/ p* r4 T
9.   MX_TIM7_Init();
   
10.   MX_USART1_UART_Init();
    
11.   /* USER CODE BEGIN 2 */
    0 \+ p1 X$ ~/ z7 U1 _
12.   while(DHT11_Init()){
    
13.     printf("DHT11 Checked failed!!!\r\n");
    
14.     HAL_Delay(500);
    
15.   }
    8 K- {1 `7 Z) ]5 N, h
16.   printf("DHT11 Checked Sucess!!!\r\n");
    , z  f8 w* Q. ]% \6 W- l
17.   /* USER CODE END 2 */
    
18.   while (1){
    
19.     DHT11_Read_Data(&temperature,&humidity);
    
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);               
    ! g% t7 u/ S5 J, M  j* D7 M6 O
22.     HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_0);
    . t& l# Q0 X  y( t
23.     HAL_Delay(500);
    8 D) j" Y: k  i0 ^8 n: J: E. }: t
24.   }
    / l  I- W+ [2 m, N) H
25. }

复制代码

! r$ A, O( A3 n& c

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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6 \7 q' ]0 @0 h, Q$ ^/ c8 k
# r. @2 J- `; {) K7 f0 L) |