文章目录

1.DS18B20 数字温度传感器实验
- 1.1 DS18B20简介
- 1.2 硬件与IO口配置
- 1.3 实物图与接线
- 1.4 工程配置
- 1.5 驱动和检测代码编写
- - 1.5.1 ds18b20.c
  - 1.5.2 ds18b20.h
  - 1.5.3 main测试
- 1.6 测试结果
2.DHT11 数字温湿度传感器实验
- 2.1 DHT11简介和接线
- 2.2 通信时序简述
- - 2.2.1 数据格式
  - 2.2.2 通讯时序
  - 2.3.2 数字信号0/1表示方式
- 2.3工程配置
- - 2.2.1 输出GPIO_PG_11
  - 2.2.2 打开串口USART1
  - 2.2.3 开启TIM7，与1.4相同
- 2.4 编写代码
- - 2.4.1 初始化、封装IO的输入输出
  - 2.4.2 复位和响应模块
  - 2.4.3 数据的解算
  - 2.4.4 测试代码
- 2.5 测试结果

这两个传感器F4的开发板上都没有，如果要阅读此博客，请先买好传感器哟_{(＾Ｕ＾)ノ}ＹＯ

1.DS18B20 数字温度传感器实验

1.1 DS18B20简介

1.2 硬件与IO口配置

将 DS18B20 传感器插入到这个上面就可以通过 STM32 来读取 DS18B20 的温度了。

1.3 实物图与接线

1.4 工程配置

1.开启GPIOG_9

2.开启串口

3.开启TIMX，实现us级定时

在tim.c文件中加入：

/* USER CODE BEGIN 1 */
void delay_us(uint16_t us){uint16_t differ = 0xffff-us-5;              __HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim7,differ);   HAL_TIM_Base_Start(&htim7);     while(differ < 0xffff-5){    differ = __HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim7);        }HAL_TIM_Base_Stop(&htim7);
}
/* USER CODE END 1 */

1.5 驱动和检测代码编写

驱动代码移植原子哥。驱动代码有很多，可以自行修改。

1.5.1 ds18b20.c

#include "ds18b20.h"void DS18B20_IO_IN(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_9;GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_INPUT;HAL_GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure);
}void DS18B20_IO_OUT(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_9;GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;GPIO_InitStructure.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;HAL_GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure);
}
//复位DS18B20
void DS18B20_Rst(void)
{DS18B20_IO_OUT();DS18B20_DQ_OUT_LOW;delay_us(750);DS18B20_DQ_OUT_HIGH;delay_us(15);
}
//等待DS18B20的回应
//返回1:未检测到DS18B20的存在
//返回0:存在
uint8_t DS18B20_Check(void)
{uint8_t retry = 0;DS18B20_IO_IN();while(DS18B20_DQ_IN && retry < 200){retry++;delay_us(1);}if(retry >= 200)return 1;elseretry = 0;while(!DS18B20_DQ_IN && retry < 240){retry++;delay_us(1);}if(retry >= 240)return 1;return 0;
}
//从DS18B20读取一个位
//返回值：1/0
uint8_t DS18B20_Read_Bit(void)
{uint8_t data;DS18B20_IO_OUT();DS18B20_DQ_OUT_LOW;delay_us(2);DS18B20_DQ_OUT_HIGH;DS18B20_IO_IN();delay_us(12);if(DS18B20_DQ_IN)data = 1;elsedata = 0;delay_us(50);return data;
}
//从DS18B20读取一个字节
//返回值：读到的数据
uint8_t DS18B20_Read_Byte(void)
{uint8_t i,j,data;data = 0;for(i=1;i<=8;i++){j = DS18B20_Read_Bit();data = (j<<7)|(data>>1);}return data;
}
//写一个字节到DS18B20
//dat：要写入的字节
void DS18B20_Write_Byte(uint8_t data)
{uint8_t j;uint8_t testb;DS18B20_IO_OUT();for(j=1;j<=8;j++){testb=data&0x01;data=data>>1;if(testb){DS18B20_DQ_OUT_LOW;delay_us(2);DS18B20_DQ_OUT_HIGH;delay_us(60);}else{DS18B20_DQ_OUT_LOW;delay_us(60);DS18B20_DQ_OUT_HIGH;delay_us(2);}}
}
//开始温度转换
void DS18B20_Start(void)
{DS18B20_Rst();DS18B20_Check();DS18B20_Write_Byte(0xcc);DS18B20_Write_Byte(0x44);
}uint8_t DS18B20_Init(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_9;GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;GPIO_InitStructure.Pull = GPIO_PULLUP;GPIO_InitStructure.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;HAL_GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure);DS18B20_Rst();return DS18B20_Check();
}
//初始化DS18B20的IO口 DQ 同时检测DS的存在
//返回1:不存在
//返回0:存在
short DS18B20_Get_Temperature(void)
{uint8_t t;uint8_t TL,TH;short temperature;DS18B20_Start();DS18B20_Rst();DS18B20_Check();DS18B20_Write_Byte(0xcc);DS18B20_Write_Byte(0xbe);TL = DS18B20_Read_Byte();TH = DS18B20_Read_Byte();if(TH>7){TH = ~TH;TL = ~TL;t = 0;}elset = 1;temperature = TH;temperature <<= 8;temperature += TL;temperature = (short)temperature*0.625;if(temperature)return temperature;elsereturn -temperature;
}

DS18B20读取温度需要发送一些命令，
温度转换指令：0x44（启动Ds18b20启动转换温度）。
读暂存器指令：0xBE（读取暂存器中的九字节数据）。

1.5.2 ds18b20.h

#ifndef __DS18B20_H
#define __DS18B20_H #include "main.h"
#include "tim.h"#define DS18B20_DQ_OUT_HIGH HAL_GPIO_WritePin(GPIOG,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_SET)
#define DS18B20_DQ_OUT_LOW  HAL_GPIO_WritePin(GPIOG,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_RESET)#define DS18B20_DQ_IN  HAL_GPIO_ReadPin(GPIOG,GPIO_PIN_11)void DS18B20_IO_IN(void);
void DS18B20_IO_OUT(void);uint8_t DS18B20_Init(void);   //初始化DS18B20
void DS18B20_Rst(void);         //复位DS18B20
uint8_t DS18B20_Check(void);//检测是否存在DS18B20uint8_t DS18B20_Read_Bit(void);//读出一个位
uint8_t DS18B20_Read_Byte(void);//读出一个字节
void DS18B20_Write_Byte(uint8_t data);//写入一个字节void DS18B20_Start(void);//开始温度转换
short DS18B20_Get_Temperature(void);    //获取温度#endif

1.5.3 main测试

  /* USER CODE BEGIN 2 */printf("DS18B20 Test!\r\n");while(DS18B20_Init()){printf("DS18B20 checked failed!!!\r\n");HAL_Delay(500);}//DS18B20_Init();/* USER CODE END 2 *//* Infinite loop *//* USER CODE BEGIN WHILE */while (1){temperature=DS18B20_Get_Temperature(); if(temperature < 0)printf("temperature = -%.2f degree\r\n",temperature/10);elseprintf("temperature = %.2f degree\r\n",temperature/10);HAL_Delay(200);/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */}

1.6 测试结果

2.DHT11 数字温湿度传感器实验

在此将介绍数字温湿度传感器DHT11 的使用，该传感器不但能测温度，还能测湿度。

2.1 DHT11简介和接线

DHT11 和 DS18B20 的接口是共用一个的，不过 DHT11 有 4 条腿，需要把 U12 的 4 个接口都用上，将 DHT11 传感器插入到这个上面就可以通过 STM32F4来读取温湿度值了。

2.2 通信时序简述

以下内容来自客服给的DHT11说明书。

2.2.1 数据格式

微处理器与 DHT11之间的通讯和同步,采用单总线数据格式,一次通讯时间4ms左右,数据分小数部分和整数部分,具体格式在下面说明,当前小数部分用于以后扩展,现读出为零.操作流程如下:
一次完整的数据传输为40bit,高位先出。
数据格式: 8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据
+8bi温度整数数据+8bit温度小数数据
+8bit校验和

据传送正确时校验和数据等于 “8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bi温度整数数据+8bit温度小数数据” 所得结果的末8位。

2.2.2 通讯时序

通讯过程如图：

总线空闲状态为高电平，主机把总线拉低等待DHT11响应，主机把总线拉低必须大于18毫秒，保证DHT11能检测到起始信号。 DHT11接收到主机的开始信号后，等待主机开始信号结束，然后发送80us低电平响应信号。主机发送开始信号结束后，延时等待20-40us后，读取DHT11的响应信号，主机发送开始信号后，可以切换到输入模式，或者输出高电平均可，总线由上拉电阻拉高。
开始传输信号：

总线为低电平，说明DHT11发送响应信号，DHT11发送响应信号后,再把总线拉高80us，准备发送数据，每一bit数据都以50us低电平时隙开始，高电平的长短定了数据位是0还是1。

2.3.2 数字信号0/1表示方式

2.3工程配置

2.2.1 输出GPIO_PG_11

2.2.2 打开串口USART1

2.2.3 开启TIM7，与1.4相同

2.4 编写代码

依据时序图，编写程序。

2.4.1 初始化、封装IO的输入输出

由于是一个IO口，要满足输出和检测电平，所以用两个函数来切换引脚的模式，可以使引脚在输出和输入之间切换

//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
uint8_t DHT11_Init(void)
{ DHT11_Rst();return DHT11_Check();
}

#define DHT11_DQ_OUT_HIGH HAL_GPIO_WritePin(GPIOG,GPIO_PIN_11,GPIO_PIN_SET)
#define DHT11_DQ_OUT_LOW    HAL_GPIO_WritePin(GPIOG,GPIO_PIN_11,GPIO_PIN_RESET)
#define DHT11_DQ_IN  HAL_GPIO_ReadPin(GPIOG,GPIO_PIN_11)void DHT11_IO_IN(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_11;GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_INPUT;HAL_GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure);
}void DHT11_IO_OUT(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_11;GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;GPIO_InitStructure.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;HAL_GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_Ini

2.4.2 复位和响应模块

//复位DHT11
void DHT11_Rst(void)
{                 DHT11_IO_OUT();   //设置为输出DHT11_DQ_OUT_LOW;    //拉低DQHAL_Delay(20);        //拉低至少18msDHT11_DQ_OUT_HIGH;    //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
uint8_t DHT11_Check(void)
{   uint8_t retry=0;DHT11_IO_IN();      //设置为输出     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
uint8_t DHT11_Read_Bit(void)
{uint8_t 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40usif(DHT11_DQ_IN)return 1;else return 0;
}//从DHT11读取一个字节
//返回值：读到的数据
uint8_t DHT11_Read_Byte(void)
{        uint8_t i,dat;dat=0;for (i=0;i<8;i++) {dat<<=1; dat|=DHT11_Read_Bit();}                         return dat;
}

2.4.3 数据的解算

//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
uint8_t DHT11_Read_Data(uint16_t *temp,uint16_t *humi)
{        uint8_t buf[5];uint8_t 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]<<8) + buf[1];*temp=(buf[2]<<8) + buf[3];}}else return 1;return 0;
}

2.4.4 测试代码

uint16_t temperature;
uint16_t humidity;while(DHT11_Init()){printf("DHT11 Checked failed!!!\r\n");HAL_Delay(200);}printf("DHT11 Checked Sucess!!!\r\n");
while (1)
{DHT11_Read_Data(&temperature,&humidity);printf("DHT11 Temperature = %d.%d degree\r\n",temperature>>8,temperature&0xff);printf("DHT11 Humidity = %d.%d%%\r\n",humidity>>8,humidity&0xff);HAL_Delay(200);
}

2.5 测试结果

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