DHT11温湿度传感器模块使用方法和驱动代码实现

DHT11模块简介

DHT11是一款价格便宜，易于使用的温度湿度测量二合一传感器。它具有超小体积、极低功耗的特点。它使用单根总线与单片机进行双向的串行数据传输，信号传输距离可达20米以上。非常适用于对精度和实时性要求不高的温湿度测量场合。

本文将以DFRobot开源硬件平台的DHT11模块和DFRduino开发板来演示，讲解DHT11的驱动和使用。

DHT11电气参数

电源电压：3~5.5V（典型值：5V）；

温度量程：0~50℃，误差 ±2℃；

湿度量程：20~90%RH，误差 ±5%RH；

采样周期：大于等于1秒/次。

DHT11硬件原理图

数据总线DATA使用上拉电阻拉高，因此总线空闲时为高电平。上拉电阻阻值推荐范围：4.7K~5.1K。

必要时在VDD和GND之间并一个100nF的去耦电容。

DHT11的工作原理

DHT11使用单一总线通信，即DATA引脚和单片机连接的线。总线总是处于空闲状态和通信状态这个2个状态之间。

当单片机没有与DHT11交互时，总线处于空闲状态，在上拉电阻的作用下，处于高电平状态。

当单片机和DHT11正在通信时，总线处于通信状态，一次完整的通信过程如下：

①单片机将驱动总线的IO配置为输出模式。准备向DHT11发送数据。

②单片机将总线拉低至少18ms，以此来发送起始信号。再将总线拉高并延时20~40us，以此来代表起始信号结束。

③单片机将驱动总线的IO配置为输入模式，准备接收DHT11回传的数据。

④当DHT11检测倒单片机发送的起始信号后，就开始应答，回传采集到的传感器数据。DHT11先将总线拉低80us作为对单片机的应答（ACK），然后接着将总线拉高80us，准备回传采集到的温湿度数据。温湿度数据以固定的帧格式发送，具体格式如下图：

可以发现一帧为40个bit，而每一个bit的传输时序逻辑为：每一个bit都以50us的低电平（DHT11将总线拉低）为先导，然后紧接着DHT11拉高总线，如果这个高电平持续时间为26~28us，则代表逻辑0，如果持续70us则代表逻辑1。

⑤当一帧数据传输完成后，DHT11释放总线，总线在上拉电阻的作用下再次恢复到高电平状态。

注意事项：

1、DHT11上电后，要等待 1秒以越过不稳定状态，在此期间不能发送任何指令。

2、DHT11属于低速传感器，两次通信请求之间的间隔时间不能太短，一般来说要不能低于1秒。

3、当前DHT11通信帧的小数部分默认都是0，厂商预留给以后实现。所以一般只读取整数值部分即可。校验和定义为：前4个Byte的总和的低8位。

Ardunio驱动代码

在DFRobot官网可以找到DHT11模块驱动库，但出于学习和讲解的目的，下面给出了我自己的驱动实现源代码。使用C语言编写，并在Arduino上测试。

//file:dht11.h
//author:lulipro
//date:2019-5-5
#ifndef DHT11_H__
#define DHT11_H__#include <stdint.h>#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif#define DHT11_OK         (0)     //读取成功
#define DHT11_TIMEOUT    (-1)    //DHT11响应超时
#define DHT11_CHECKERROR (-2)    //数据帧校验错误void DHT11_init(uint8_t pin);
int  DHT11_read(uint8_t* temperature,uint8_t* humidity );#ifdef __cplusplus
}
#endif#endif

//file:dht11.c
//author:lulipro
//date:2019-5-5
#include "dht11.h"#include <Arduino.h>                  //for pinMode(),delay() 等
#include <string.h>                   //for memset()static uint8_t DHT11_dataPin_;       //驱动DHT11的数据线引脚
static uint8_t DHT11_recvData_[5];   //存放 从DHT11读取的数据的缓冲数组，40个bit
/***********************作用：初始化*参数：pin，Arduino驱动DHT11的总线使用的IO引脚*返回：无**********************/
void DHT11_init(uint8_t pin)
{DHT11_dataPin_ = pin;//delay(1000);
}
/**********************作用：读取一次DHT11的传感器数据*参数：temperature，指向存放温度数据的指针；humidity，指向存放湿度数据的指针*返回：函数的执行状态：DHT11_OK，DHT11_TIMEOUT,DHT11_CHECKEROR*********************/
int DHT11_read(uint8_t* temperature,uint8_t* humidity )
{uint8_t time_cnt;uint8_t i;uint8_t bit_position;memset(DHT11_recvData_,0,5);                     //缓冲数组内容清0/*--------------主机发送起始信号----------------*/pinMode(DHT11_dataPin_,OUTPUT);digitalWrite(DHT11_dataPin_, LOW);   // 主机将总线拉低（时间>=18ms），使得DHT11能够接收到起始信号。delay(20);                           //至少 18 msdigitalWrite(DHT11_dataPin_, HIGH);  // 主机将总线拉高，代表起始信号结束。delayMicroseconds(40);               //延时20~40us/*--------------引脚配置为输入模式，准备接收传感器回传的数据-------------------*/pinMode(DHT11_dataPin_,INPUT);  //配置为输入模式//DHT11将总线拉低至少80us，作为DHT11的响应信号（ACK）。   time_cnt=0;while(LOW == digitalRead(DHT11_dataPin_)){delayMicroseconds(5);  ++time_cnt;if(time_cnt > 16) return DHT11_TIMEOUT;    }//DHT11将总线拉高至少80us，为发送传感器数据做准备。time_cnt=0;while(HIGH == digitalRead(DHT11_dataPin_)){delayMicroseconds(5);  ++time_cnt;if(time_cnt > 16) return DHT11_TIMEOUT;    }/*-------------------DHT11数据帧的接收和解析------------------*/for( i=0 ; i < 40 ; ++i ){time_cnt = 0;while( LOW == digitalRead(DHT11_dataPin_) )   //拉低50us作为bit信号的起始标志
        {time_cnt++;delayMicroseconds(5);if(time_cnt>10) return DHT11_TIMEOUT;}time_cnt = 0;while(  HIGH == digitalRead(DHT11_dataPin_) )   //拉高。持续26~28us表示bit0，持续70us表示bit1
        {time_cnt++;delayMicroseconds(5);if(time_cnt>14) return DHT11_TIMEOUT;}if(time_cnt>6){    //说明是bit1bit_position = 7 - i%8;DHT11_recvData_[i/8] |= (uint8_t)(1<<bit_position);}}//------------检验和的比对-------------i = (uint8_t)(DHT11_recvData_[0] + DHT11_recvData_[1] + DHT11_recvData_[2] + DHT11_recvData_[3])  ;if(i != DHT11_recvData_[4] ) return DHT11_CHECKERROR;*humidity    = DHT11_recvData_[0];  //回传湿度数据*temperature = DHT11_recvData_[2];  //回传温度数据return DHT11_OK;
}

实验例子

硬件连接

Arduino 5V --- DHT11 VDD

Arduino pin5 --- DHT11 DATA

Arduino GND --- DHT11 GND

主程序

#include "dht11.h"
#include <stdint.h>uint8_t temperature ,humidity ;  //保存温度和湿度的全局变量void setup (void)
{Serial.begin (115200);  //波特率115200DHT11_init(5);           //使用Arduino的pin 5驱动DHT11delay(1000);
}void loop(void)
{switch (DHT11_read(&temperature,&humidity)){case DHT11_OK: Serial.print("Temperature:");Serial.print(temperature,DEC);Serial.print("°C");Serial.print("  Humidity:");Serial.print(humidity,DEC);Serial.println("%RH");break;case DHT11_TIMEOUT: Serial.println("time out");  break;case DHT11_CHECKERROR: Serial.println("check error"); break;default: Serial.println("unknown error");  break;}delay(2000);}

Arduino社区贡献的DHT11库

在DFRobot DHT11使用教程页面的【样例代码】一节找到【下载样例程序和库文件】，点击即可下载Arduino社区开发的DHT11驱动库。

下载后完成后，解压出来。在Arduino安装目录下的【librraies】目录下新建文件夹【dht11】，并将解压出来的dht11.cpp和dht11.h复制到新建的【dht11】文件夹下，即可完成库的安装。

安装到Arduino的【librraies】目录下的库使用#include <xxx>的方式来包含其头文件。例如下面的测试代码：

//
//   FILE:  dht11_test1.pde
// PURPOSE: DHT11 library test sketch for Arduino
//
#include <dht11.h>     //包含驱动库的头文件
dht11 DHT;             //创建一个dht11模块对象
#define DHT11_PIN 4void setup(){Serial.begin(9600);   Serial.println("DHT TEST PROGRAM ");Serial.print("LIBRARY VERSION: ");Serial.println(DHT11LIB_VERSION);Serial.println();Serial.println("Type,\tstatus,\tHumidity (%),\tTemperature (C)");
}void loop(){int chk;Serial.print("DHT11, \t");chk = DHT.read(DHT11_PIN);    // READ DATAswitch (chk){case DHTLIB_OK:  Serial.print("OK,\t"); break;case DHTLIB_ERROR_CHECKSUM: Serial.print("Checksum error,\t"); break;case DHTLIB_ERROR_TIMEOUT: Serial.print("Time out error,\t"); break;default: Serial.print("Unknown error,\t"); break;}// DISPLAT DATASerial.print(DHT.humidity,1);Serial.print(",\t");Serial.println(DHT.temperature,1);delay(2000);
}

本文参考资料

DHT11官方手册

DFRobot DHT11模块

DFRobot DHT11使用教程

转载于:https://www.cnblogs.com/lulipro/p/10815338.html