DHT11及DHT21温湿度传感器时序图解析（STM32）

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目录

DHT11：

DHT21（AM2301）：

典型应用电路：

说明：

DHT11总线驱动过程：

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DHT11和DHT21是学习单总线通信中常见的传感器，在毕业设计中也常常用来测量环境的温湿度数据。

 

下面对DHT11和DHT21进行简单的对比：

 

DHT11：

测量范围：20-90% RH 0-50℃

测湿精度：±5% RH

测温精度：±2℃

分辨力：1

 

DHT11引脚说明（正面观看，左边的为1脚）：

 

 

DHT21（AM2301）：

测量范围：0-99.9% RH -40~+80℃

测湿精度：±3% RH

测温精度：±0.5℃

分辨力：0.1%RH/0.1℃

 

 

典型应用电路：

说明：

（1）、DHT11和DHT21供电范围都是3V~5.5V，对于STM32单片机，我们VDD引脚接3.3V即可；

（2）、DHT11的手册中说，SDA数据引脚接线长度短于20米时，用5K上拉电阻。大于20米时根据实际情况使用合适的上拉电阻；

（3）、DHT11上电后，需要等待1s以越过不稳定状态，在此期间无需发现任何指令；本人尝试上电即读取，返回温湿度值都为0，1S以后温湿度值即可恢复正常；

（4）、电源引脚（VDD，GND）之间可增加一个100nF的电容，用以去耦滤波。

 

DHT11和DHT21的时序相同，下面以DHT11的时序图为例进行分析：

注意：DHT11和DHT21的主线拉低的时间不同，DHT11主机（MCU）至少拉低18ms，DHT21主机（MCU）至少拉低500us，为了程序上兼容，我们一般将总线拉低25ms，这样DHT11和DHT21的驱动程序就可以兼容了。

 

DHT11总线驱动过程：

1、MCU发送开始起始信号

总线空闲状态为高电平，主机把总线拉低等待DHT11响应；

与MCU相连的SDA数据引脚置为输出模式；

主机把总线拉低至少18毫秒，然后拉高20-40us等待DHT返回响应信号；

 

2、读取DHT11响应

SDA数据引脚设为输入模式；

DHT11检测到起始信号后，会将总线拉低80us，然后拉高80us作为响应；

 

3、DHT11送出40bit数据

注意：

高位在前；

 

40bit数据（5字节数据）数据包：

DHT11

数据格式: 40bit数据=8位湿度整数+8位湿度小数+8位温度整数+8位温度小数+8位校验

 

DHT21

数据格式: 40bit数据=16bit湿度数据+16bit温度数据+8bit校验和

例子：  接收40bit数据如下：       

         0000 0010  1000 1100    0000 0001  0101 1111    1110 1110

                   湿度数据                            温度数据                    校验和

             湿度高8位+湿度低8位+温度高8位+温度低8位=和的低8位=校验和

             例如：0000 0010+1000 1100+0000 0001+0101 1111=1110 1110

             二进制的湿度数据 0000 0010  1000 1100 ==>转为十进制：652，除以10即为湿度值；

             湿度=65.2％RH     

     

     二进制的温度数据 0000 0001  0101 1111 ==>转为十进制：351，除以10即为温度值；

     温度=35.1℃      

             当温度低于0℃时温度数据的最高位置1。

             例如：-10.1℃表示为1000 0000 0110 0101  

 

注意：DHT21温湿度数据为16位，DHT11数据为8位，所以尽管两者时序相同，却不能用同样的数据类型计算。

/**

  * @brief  读取40bit数据

  * @param  none.

  * @retval 1 读取成功,0读取失败.

  */

int DHT11_ReadData(void)

{

    unsigned int cout = 1;

    unsigned int T_H, T_L, H_H, H_L, Check;



    //设置IO为输出模式

    DHT_Set_Output();

    

    //1、MCU发送开始起始信号

    DHT_ResetBit();

    delay_ms(25);        //拉低至少18ms

    DHT_SetBit();        

    delay_us(20);        //拉高20~40us

    

    //设置IO口为输入模式

    DHT_Set_Input();

    

    //2、读取DHT11响应

    if(DHT_ReadBit() == Bit_RESET)

    {

        //等待80us的低电平

        cout = 1;

        while(!DHT_ReadBit() && cout++);

        

        //等待80us的高电平

        cout = 1;

        while(DHT_ReadBit() && cout++);

        

        //3、DHT11送出40bit数据

        //读取8bit的湿度整数数据

        H_H = DH21_ReadByte();

        

        //读取8bit的湿度小数数据

        H_L = DH21_ReadByte();

        

        //读取8bit的温度整数数据

        T_H = DH21_ReadByte();

        

        //读取8bit的温度小数数据

        T_L = DH21_ReadByte();

        

        //读取8位的校验和

        Check = DH21_ReadByte();

        

        //校验数据是否合法，合法的话将数据保存到全局结构体变量中备用

        if(Check == (H_H + H_L + T_H + T_L))

        {

            DHT11.Hum_H = H_H;

            DHT11.Hum_L = H_L;

            DHT11.Tem_H = T_H;

            DHT11.Tem_L = T_L;    

            return 1;

        }

        else

        {

            return 0;

        }

    }

    return 0;

}

    上面读取40bit数据的函数中有一个读取单字节（8bit）数据的函数DH21_ReadByte();这里涉及到1bit数据到底是0还是1的判断规则。

 

数据'0'还是'1'判定规则:

位数据“0”的格式为：50 微秒的低电平和 26-28 微秒的高电平，

位数据“1”的格式为：50 微秒的低电平加 70微秒的高电平。

 

1、等待50us低电平结束

因为接收数据时，低电平的时间都是50us，该位数据到底是0还是1，取决于低电平后面的高电平的时间多少；

如果不考虑低电平的时间，我们可以简化程序，可以先等待低电平过去；

 

2、数据拉高后，判断30us后数据总线电平的高低

等待数据线拉高后，再延时30us，因为30us大于28us且小于70us，再检测此时数据线是否为高，如果为高，则数据判定为1，否则为0。

 

位数据“0”判定图

 

位数据“1”判定图

 

该函数的具体实现如下：

/**

  * @brief  读取8bit 数据

  * @param  none.

  * @retval none.

  */

int DH21_ReadByte(void)

{

    int data=0;

    char i;

    char cout;

    

    for(i=0; i<8; i++)

    {

        //1、等待50us低电平结束

        cout=1;

        while(!DHT_ReadBit() && cout++);

        

        //2、数据拉高后，判断30us后数据总线电平的高低

        //延时30us之后读取IO口的状态

        delay_us(30);

        

        //先把上次的数据移位，再保存本次的数据位。

        data = data << 1;

        

        if(DHT_ReadBit() == Bit_SET)

        {    

            data |= 1;

        }        

        

        //等待输入的是低电平（高电平结束），进入下一位数据接收

        cout=1;

        while(DHT_ReadBit() && cout++);

    }





    return data;

}

40bit数据处理，得到温湿度数据：

/**

  * @brief  获取温度

  * @param  none.

  * @retval Temp, 温度值

  */

int DHT11_GetTem(void)

{

    //return (DHT11.Tem_H << 8 | DHT11.Tem_L);    //DHT21

    return (DHT11.Tem_H*10 + DHT11.Tem_L);        //DHT11

}





/**

  * @brief  获取湿度

  * @param  none.

  * @retval Hum,湿度值

  */

int DHT11_GetHum(void)

{

    //return (DHT11.Hum_H << 8 | DHT11.Hum_L);    //DHT21

    return (DHT11.Hum_H*10  + DHT11.Hum_L);       //DHT11

}

注意：上面函数得到的数据为真实温湿度值的放大10倍之后的值，使用时，需将函数的返回值除以10才为真实值；

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从六月份开始，每个月会制作一个毕业设计难度的DIY作品，

前期作品以模块组合的形式搭建，降低门槛，方便大家一起跟着做；

DIY过程只在微信公众号中分享，大家没关注的，赶紧关注哈。

 

每个月时间大致安排：

上个月25号，公布DIY作品名称；

每月1日公布作品功能点及所需要的功能模块链接；

每月10日前绘制完模块配合的线路板；

每月15日之前硬件搭建完毕，之后按模块撰写代码，调试，随时公众号更新进展；

每月月底开源整个作品的源码和PCB工程文件。

 

题目选取原则：

公众号每个月20日发起投票，25号截止，票数最多的作为下个月的DIY内容；

投票的备选项大家可以后台留言给我，我会选出五种留言最多的作为选项；

每个月的DIY内容尽量与上个月分享的文章有一定的相关度，起到温故知新的作用。

 

有什么想法或者建议，留言给我哈。

 

若觉得本次分享的文章对您有帮助，随手关注并转发分享，也是对我的支持。