STM32cubemx配置驱动DHT11模块

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前言

本篇文章将带大家学习使用DHT11湿温度模块，使用这个模块可以获取当前的温度和湿度数据。DHT11可以用于智能家居，蔬菜大棚等项目当中适用范围广。

一、DHT11模块介绍

DHT11 是一种数字式温湿度传感器，由杜邦公司推出。它可以测量环境中的温度和湿度，并将测量结果以数字形式传输给微控制器或其他电子设备，适用于通过数字信号读取环境温湿度的应用场景。

DHT11 传感器使用单总线数据交换协议，可以通过一个 I/O 引脚进行控制和数据传输。它的测量精度为±2℃（在 0℃~50℃ 温度范围内）和±5%RH（在 20%~80%RH 湿度范围内），在低功耗和成本方面也表现优异。DHT11 传感器适用于许多应用场景，比如室内恒温恒湿、气象站、温室农业以及测量仓库、办公室等场所的温湿度等。

使用 DHT11 传感器的过程中需要注意一些事项。首先，DHT11 传感器测量时间较长，一般需要 1~2 秒左右才能完成一次温湿度测量。另外，传感器的电源电压范围必须在 3V~5V 之间，而且传感器的输出信号是串行数字信号，需要使用微控制器或其他数字电路进行采集和解析。因此，在接入 DHT11 传感器之前，需要对其进行一些电路设计和通信协议的处理才能正常使用。

二、DHT11引脚连接及cubemx配置

VCC----5V
GND----GND
S------信号引脚（接一个GPIO）

cubemx配置：
这里只需要配置一个定时器当作us级延时定时器来使用。GPIO的初始工作放到代码中实现。

配置一个串口来打印温度湿度数据：

三、DHT11时序分析

DHT11只需要通过一根数据闲就可以实现和单片机的通信：

根据时序图我们可以知道驱动DHT11首先需要发送一个起始信号，发送完毕后等待应答信号。

起始信号：引脚发送至少18ms低电平，然后再发送20-40us的高电平。
应答信号：低电平持续80us,高电平持续80us。

接收数据：
当等待到应答信号后就可以开始接受DHT11的数据了。

通过观察可以得知数据1和数据0起始部分都是50us的低电平，数据0高电平时间为26-28us之间，数据高电平时间为70us。我们主要就是根据高电平时间来区分到底是数据0还是数据1。

数据0：

数据1：

通过手册我们可以知道数据由小数部分和整数部分组成。完整的数据传输是40位，并且传感器首先发送更高的数据位。

这 40 位二进制数的组成如下：

8 位湿度整数数据位。

8 位湿度小数数据位。

8 位温度整数数据位。

8 位温度小数数据位。

8 位校验和数据位。

四、DHT11代码编写

有了上面时序图的分析我们就可以开始编写代码部分了。

代码部分需要注意的就是在发送完起始信号后对应数据线的GPIO要配置为输入模式，等待DHT11传输过来的应答信号和数据。在每次发送开始信号的时候都需要重新将数据引脚配置为输出引脚。

dht11.h

#ifndef _DH11_H_
#define _DH11_H_

#include"main.h"

#define u8 unsigned char 
#define u16 unsigned short
#define u32 unsigned int

//DATA IO的定义
#define DATA_SET() HAL_GPIO_WritePin(DATA_GPIO_Port, DATA_Pin, GPIO_PIN_SET)
#define DATA_RESET() HAL_GPIO_WritePin(DATA_GPIO_Port, DATA_Pin, GPIO_PIN_RESET)

#define DATA_READ() HAL_GPIO_ReadPin(DATA_GPIO_Port,DATA_Pin)

typedef struct
{
  u8 Data[5];//数据存放数组
  u8 index;
  u8 temp;//温度
  u8 humidity;//湿度
  
}DH11_DATA;

extern DH11_DATA DH11_data;//DH11属性封装

void DH11_Task(void);//后台轮询调用

#define DATA_Pin GPIO_PIN_7
#define DATA_GPIO_Port GPIOA


#endif

dht11.c

#include "dht11.h"

extern TIM_HandleTypeDef htim1;

static void DATA_OUTPUT(u8 flg);//DATA输出
static u8 DATA_INPUT(void);//DATA输入
static u8 DH11_Read_Byte(void);//DH11读信号

u8 DH11_Read(void);//读取DH11温度和湿度

static void Test(void);//测试程序

DH11_DATA DH11_data;

void Delay_us(uint16_t us)
{     //微秒延时
	uint16_t differ = 0xffff-us-5;				
	__HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim1,differ);	//设定TIM1计数器起始值
	HAL_TIM_Base_Start(&htim1);		//启动定时器	
	
	while(differ < 0xffff-5){	//判断
		differ = __HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim1);		//查询计数器的计数值
	}
	HAL_TIM_Base_Stop(&htim1);
}


void DATA_OUTPUT(u8 flg)
{
  	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
	
	GPIO_InitStruct.Pin = DATA_Pin;
	GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
	GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
	GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
	HAL_GPIO_Init(DATA_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);

	if(flg==0)
	{
		DATA_RESET();
	}
	else
	{
		DATA_SET();
	}
}

u8 DATA_INPUT(void)
{
  	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
	u8 flg=0;
	
	GPIO_InitStruct.Pin = DATA_Pin;
  	GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
  	GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
  	HAL_GPIO_Init(DATA_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);

	if(DATA_READ()==GPIO_PIN_RESET)
	{
		flg=0;
	}
	else 
	{
		flg=1;
	}

	return flg;
}

u8 DH11_Read_Byte(void)
{
    u8 ReadDat=0;
    u8 temp=0;
    u8 retry=0;
    u8 i=0;
    
    for(i=0;i<8;i++)
    {
      while(DATA_READ()==0&&retry<100)//等待直到DHT11输出高电平
      {
        Delay_us(1);
        retry++;
      }
      retry=0;
      Delay_us(40);
      if(DATA_READ()==1)
      {
        temp=1;
      }
      else
      {
        temp=0;
      }
      while(DATA_READ()==1&&retry<100)//等待直到DHT11输出低电平，表示退出。本轮1bit信号接收完毕。
      {
        Delay_us(1);
        retry++;
      }
      retry=0;
      ReadDat<<=1;
      ReadDat|=temp;
    }
    
    return ReadDat;
}

u8 DH11_Read(void)
{
  u8 retry=0;
  u8 i=0;
  
  DATA_OUTPUT(0);//设置为输出模式MCU向DH11发送信号
  HAL_Delay(18);
  DATA_SET();
  Delay_us(20);
  
  DATA_INPUT();//设置为输入模式DH11向MCU发送信号
  Delay_us(20);
  if(DATA_READ()==0)
  {
    while(DATA_READ()==0&&retry<100)
    {
      Delay_us(1);
      retry=0;
    }
    retry=0;
    while(DATA_READ()==1&&retry<100)
    {
      Delay_us(1);
      retry++;
    }
    retry=0;
    
    for(i=0;i<5;i++)//Data[0]湿度， Data[2]温度。Data[1]和Data[3]分别为0和2的小数位。Data[4]用于校验。
    {
      DH11_data.Data[i]=DH11_Read_Byte();
    }
    Delay_us(50);
  }
  u32 sum=DH11_data.Data[0]+DH11_data.Data[1]+DH11_data.Data[2]+DH11_data.Data[3];//校验
  if((sum)==DH11_data.Data[4])
  {
    DH11_data.humidity=DH11_data.Data[0];//获取湿度
    DH11_data.temp=DH11_data.Data[2];//获取温度
    return 1;    
  }
  else
  {
    return 0;
  }
}

void Test(void)
{
  if(DH11_Read())
  {
    DH11_data.index++;
    if(DH11_data.index>=128)
    {
      DH11_data.index=0;
    }
  }
   
}


void DH11_Task(void)
{
     Test();
}

main函数测试代码：
这里需要注意的就是DHT11的数据读取不要太快了，因为DHT11数据转换也是需要一定时间的。

	DH11_Task();
	printf("Temp is %d\r\n", DH11_data.temp);
	printf("Hum is %d\r\n", DH11_data.humidity);
	
    HAL_Delay(3000);

总结

本篇文章就介绍到这里，大家可以自己尝试进行DHT11的驱动程序编写。
源码将放到公众号中：回复数字8即可得到源码。