DHT11使用笔记

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#DHT11 #温湿度 #单总线 #时序

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本文详细介绍了如何使用STM32F4系列微控制器驱动DHT11温湿度传感器，包括传感器的基本特性、单总线通信协议、时序要求及具体的代码实现。通过实例展示了读取温湿度数据的过程，并分析了读写过程的耗时。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

DHT11是一款有已校准数字信号输出的温湿度传感器。其精度湿度±5%RH，温度±2℃，量程湿度20-90%RH，温度0~50℃。
DHT11利用单总线协议，因此有严格的时序。
主机先要发送一个至少18ms的低电平，在这个过程中，DHT11内部完成AD转换等操作，当主机拉高后，有20-40us时间，这个时间用于主机做输入输出切换，当主机释放总线控制权（此时主机为输入状态，总线被上拉电阻拉高），DHT11尝试将总线拉低，成功拉低后就开始准备发送数据了，再拉高一次就开始传输数据了。
在这里插入图片描述
具体传输过程如下，其中数据0和数据1依靠高电平持续时长来判断。
一个bit数据发送完之后会把总线拉低，反过来说应该是拉低一段时间后开始采样。

数据0表示方法：

数据1表示方法：

知道时序后就开始写代码：

这里使用的是stm32f4系列核心板，DHT11接3.3V电源，PE9连接DHT11。
头文件定义了一些需要使用的函数和输入输出模式切换的操作，直接写寄存器修改。

#ifndef __DHT11_H
#define __DHT11_H 
#include "sys.h"   

//IO方向设置
#define DHT11_IO_IN()  {GPIOE->MODER&=~(3<<(9*2));GPIOE->MODER|=0<<9*2;}	//PE9输入模式
#define DHT11_IO_OUT() {GPIOE->MODER&=~(3<<(9*2));GPIOE->MODER|=1<<9*2;} 	//PE9输出模式 
////IO操作函数											   
#define	DHT11_DQ_OUT PEout(9) //数据端口	PE9 
#define	DHT11_DQ_IN  PEin(9)  //数据端口	PE9 

u8 DHT11_Init(void);//初始化DHT11
u8 DHT11_Read_Data(u8 *temp,u8 *humi);//读取温湿度
u8 DHT11_Read_Byte(void);//读出一个字节
u8 DHT11_Read_Bit(void);//读出一个位
u8 DHT11_Check(void);//检测是否存在DHT11
void DHT11_Rst(void);//复位DHT11    
#endif

对应的c文件：

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

//复位DHT11
void DHT11_Rst(void)	   
{                 
	DHT11_IO_OUT(); 	//SET OUTPUT
    DHT11_DQ_OUT=0; 	//拉低DQ
    delay_ms(20);    	//拉低至少18ms
    DHT11_DQ_OUT=1; 	//DQ=1 
	delay_us(30);     	//主机拉高20~40us
}
//等待DHT11的回应
//返回1:未检测到DHT11的存在
//返回0:存在
u8 DHT11_Check(void) 	   
{   
	u8 retry=0;
	DHT11_IO_IN();//SET INPUT	 
    while (DHT11_DQ_IN&&retry<100)//DHT11会拉低40~80us
	{
		retry++;
		delay_us(1);
	};	 
	if(retry>=100)return 1;
	else retry=0;
    while (!DHT11_DQ_IN&&retry<100)//DHT11拉低后会再次拉高40~80us
	{
		retry++;
		delay_us(1);
	};
	if(retry>=100)return 1;	    
	return 0;
}
//从DHT11读取一个位
//返回值：1/0
u8 DHT11_Read_Bit(void) 			 
{
 	u8 retry=0;
	while(DHT11_DQ_IN&&retry<100)//等待变为低电平
	{
		retry++;
		delay_us(1);
	}
	retry=0;
	while(!DHT11_DQ_IN&&retry<100)//等待变高电平
	{
		retry++;
		delay_us(1);
	}
	delay_us(40);//等待40us
	if(DHT11_DQ_IN)return 1;
	else return 0;		   
}
//从DHT11读取一个字节
//返回值：读到的数据
u8 DHT11_Read_Byte(void)    
{        
    u8 i,dat;
    dat=0;
	for (i=0;i<8;i++) 
	{
   		dat<<=1; 
	    dat|=DHT11_Read_Bit();
    }						    
    return dat;
}
//从DHT11读取一次数据
//temp:温度值(范围:0~50°)
//humi:湿度值(范围:20%~90%)
//返回值：0,正常;1,读取失败
u8 DHT11_Read_Data(u8 *temp,u8 *humi)    
{        
 	u8 buf[5];
	u8 i;
	DHT11_Rst();
	if(DHT11_Check()==0)
	{
		for(i=0;i<5;i++)//读取40位数据
		{
			buf[i]=DHT11_Read_Byte();
		}
		if((buf[0]+buf[1]+buf[2]+buf[3])==buf[4])
		{
			*humi=buf[0];
			*temp=buf[2];
		}
	}else return 1;
	return 0;	    
}
//初始化DHT11的IO口 DQ 同时检测DHT11的存在
//返回1:不存在
//返回0:存在    	 
u8 DHT11_Init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;

    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOE, ENABLE);//使能GPIOG时钟
 
    //GPIOF9,F10初始化设置
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9 ;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;//普通输出模式
    GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//50MHz
    GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉
    GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);//初始化
	DHT11_Rst();
    return DHT11_Check();
}

注意手册给出的电气特性：
DHT11采样间隔要大于1s！！！
在这里插入图片描述

为了测试DHT11运行时间，这里使用定时器做测试，定时器部分代码如下：

void TIM7_Int_Init(u16 arr,u16 psc)
{
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;

    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM7, ENABLE);//TIM7时钟使能

    //定时器TIM7初始化
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式
    TIM_TimeBaseInit(TIM7, &TIM_TimeBaseStructure); //根据指定的参数初始化TIMx的时间基数单位

    TIM_ITConfig(TIM7,TIM_IT_Update,ENABLE ); //使能指定的TIM7中断,允许更新中断

    TIM_Cmd(TIM7,ENABLE);//使能定时器7

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM7_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0 ;//抢占优先级0
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;		//子优先级1
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;			//IRQ通道使能
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);	//根据指定的参数初始化VIC寄存器

}

int timeFlow=0;
void TIM7_IRQHandler(void)
{
    if (TIM_GetITStatus(TIM7, TIM_IT_Update) != RESET)//是更新中断
    {
        timeFlow++;
        TIM_ClearITPendingBit(TIM7, TIM_IT_Update  );  //清除TIM7更新中断标志
    }
}

上面的代码用于简单的定时。

main函数内容如下：

int main(void)
{
    u8 temperature=0;
    u8 humidity=0;
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置系统中断优先级分组2
    delay_init(168);  //初始化延时函数
    uart_init(115200);		//初始化串口波特率为115200
	DHT11_Init();//初始化DHT11
    TIM7_Int_Init(10000-1,84-1);	//10ms中断一次
    while(1)
    {
        timeFlow=0;
        TIM7->CNT=0;
        TIM_Cmd(TIM7, ENABLE);  //使能定时器7
        DHT11_Read_Data(&temperature,&humidity);		//读取温湿度值
        TIM_Cmd(TIM7, DISABLE);  //使能定时器7
        printf("using time:%8d us    ",timeFlow*10000+TIM7->CNT);
        printf("temperature：%2d    humidity:%2d\r\n",temperature,humidity);
        delay_ms(500);
        delay_ms(500);
        delay_ms(500);
    }
}

其中的3个delay_ms(500)用于超过1s的延时。
实际输出结果如下：

using time:   23765 us    temperature：24    humidity:57
using time:   23767 us    temperature：24    humidity:57
using time:   23766 us    temperature：24    humidity:57
using time:   23720 us    temperature：24    humidity:56
using time:   23767 us    temperature：24    humidity:57
using time:   23766 us    temperature：24    humidity:57
using time:   23722 us    temperature：24    humidity:56
using time:   23766 us    temperature：24    humidity:57
using time:   23767 us    temperature：24    humidity:57
using time:   23766 us    temperature：24    humidity:57
using time:   23767 us    temperature：24    humidity:57
using time:   23765 us    temperature：24    humidity:57
using time:   23766 us    temperature：24    humidity:57
using time:   23767 us    temperature：24    humidity:57
using time:   23766 us    temperature：24    humidity:57
using time:   23767 us    temperature：24    humidity:57
using time:   23766 us    temperature：24    humidity:57
using time:   23767 us    temperature：24    humidity:57
using time:   23766 us    temperature：24    humidity:57
using time:   23767 us    temperature：24    humidity:57
using time:   23766 us    temperature：24    humidity:57
using time:   23767 us    temperature：24    humidity:57
using time:   23766 us    temperature：24    humidity:57
using time:   23767 us    temperature：24    humidity:57

可以看出即使除去20ms的开始信号，整个读写过程也要接近4ms，而且整个单总线过程非常严格，不允许被打断，所以在使用的时候一定要小心，慎用中断！