2021年09月17日 | STM8单片机读取DHT11温湿度传感器

DHT11是一款温湿度传感器，也是使用一根总线来驱动，使用方法和ds18b20温度传感器很类似。

供电电压 3.3~5.5V DC

测量范围 湿度5% ~ 95%RH， 温度-20℃ ~ +60℃

测量精度 湿度±5%RH， 温度±2℃

分 辨 率 湿度1%RH， 温度0.1℃

实物图如下所示

引脚顺序从左到右，依次为1、2、3、4，引脚功能如下：

典型应用电路如下：

由于单总线在通信时空闲状态下，电平为高电平，所以外部在2脚上要接一个上拉电阻电阻，这样当总线上没有数据传输时，就会被外部上拉电阻将数据引脚的电平强制设置为高电平。

通过单总线读取数据时，分为三个步骤：

主机发送请求指令

从机返回相应指令

主机开始从从机读取数据

1.请求指令：

主机发送求请求指令时，需要将总线至少拉低18ms，然后再释放总线40us。

2.响应指令

当传感器检测到主机的请求指令后，它会给主机发送一个响应指令，告诉主机，通信已经成功了。传感器返回的响应指令为 54us低电平，80us高电平。

3.读取数据

当传感器发送完响应指令后，会紧跟着发送40bit的数据，8个bit为一位数据，总共五个数据，包含当前的温度和湿度数据。前两个数据是湿度数据的整数部分和小数部分。紧跟着的两个数据是温度数据的整数部分和小数部分。最后一个数据是前面四个数据的校验和。

数据的整体格式为“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”

在数据传输的时候，通过高低电平的时间长短来代表发送的数据是“0”还是“1”。

         Bit ‘0’ : ~54uS 低电平 和 ~24uS 高电平

         Bit ‘1’ : ~54uS 低电平 和 ~70uS 高电平

结束标志：

当数据传输完成后，传感器会将总线拉低54us，然后释放总线，代表数据传输结束，此时传感器进入睡眠模式，等待下一次的请求信号才会重新唤醒。

完整的一次读取数据时序图如下所示：

首先MCU发送请求命令，然后等待传感器的响应，传感器响应完成后，会紧跟着发送40bit的数据，然后发送结束标志。然后就自动进入睡眠模式，等待MCU的下一次唤醒。

时序搞清楚之后，下面就可以开始编写代码了。

代码如下：

#include "dht11.h"

#include "stm8s103f3p.h"

#include "delay.h"

//IO口操作

_Bool  DHT11_DQ_OUT @PD_ODR:3;

_Bool  DHT11_DQ_IN  @PD_IDR:3;

//PD3 方向设置

void DHT11_IO_IN(void)

{

    PD_DDR&=~(1<<3);    //输入 PD3

    PD_CR1|=(1<<3);     //

}

void DHT11_IO_OUT(void)

{

    PD_DDR|=(1<<3);     //输出 PD3

    PD_CR1|=(1<<3);     //

}

//发送起始信号 低电平18ms

void DHT11_Rst(void)

{

    DHT11_IO_OUT(); //设置为输出    

    DHT11_DQ_OUT=0; //拉低DQ

    delay_ms(20);   //拉低至少18ms

    DHT11_DQ_OUT=1; //置高DQ

    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

unsigned char DHT11_Check(void)

{

    //DHT输出80us低电平，作为应答信号

    //DHT输出80us高电平，通知处理器准备接收数据

    unsigned char 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

unsigned char DHT11_Read_Bit(void)

{

//数据为“0”格式：50us的低电平 + 26-28us的高电平

//数据为“1”格式：50us的低电平 + 70us的高电平

   unsigned char retry=0;

   while(DHT11_DQ_IN && retry<100)//若为高电平说明上一位数据传输还未结束，等待变为低电平

{

retry++;

delay_us(1);

}

retry=0;

    while(!DHT11_DQ_IN && retry<100)//若为低电平，说明还未开始传输数据，等待变高电平

{

retry++;

delay_us(1);

}

    delay_us(40);//等待40us     0为 50us低电平 26--28us高电平    1为 50us低电平 70us高电平

    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

unsigned char DHT11_Read_Byte(void)

{

    unsigned char 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

unsigned char DHT11_Read_Data(unsigned char *temp,unsigned char *humi)

{

    unsigned char buf[5];

    unsigned char i;

    DHT11_Rst();

    if(DHT11_Check()==0)    //读取40位数据

    {

      for(i=0;i<5;i++)

      {

          buf[i]=DHT11_Read_Byte();

      }

      if(buf[0]+buf[1]+buf[2]+buf[3]==buf[4])//湿度整数 湿度小数 温度整数 温度小数 校验和

      {

          *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   

unsigned char DHT11_Init(void)

{

    DHT11_IO_OUT();

    DHT11_DQ_OUT=1;

    DHT11_Rst();

    return DHT11_Check();

}

读取温度时，直接在主函数中调用

#include "stm8s103f3p.h"

#include "delay.h"

#include "dht11.h"

//时钟配置 16Mhz

void CLK_Init(void)

{

CLK_SWR=0xe1; //HSI为主时钟源  16MHz CPU时钟频率

CLK_CKDIVR=0x00; //CPU时钟0分频，系统时钟0分频

}

//读取温度湿度数据

void read_tem_hum(void)

{

    unsigned char temperature[2]={0};

    unsigned char humidity[2]={0};

    DHT11_Read_Data(temperature,humidity);   

}

main()

{

    _asm("sim"); //关全部中断

    CLK_Init();

    delay_init(16);

    _asm("rim"); //开全部中断

  while (1)

    {

        read_tem_hum();

    }

}

通过单片机的IO口输出高低电平来模拟单总线的时序，这样就可以将温度和湿度的数据读出来了。