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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#ifdef __cplusplusextern "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
voidDHT11_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 //for pinMode(),delay() 等
#include //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
**********************/
voidDHT11_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 ms
digitalWrite(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) returnDHT11_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) returnDHT11_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) returnDHT11_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) returnDHT11_TIMEOUT;
}if(time_cnt>6){ //说明是bit1
bit_position = 7 - i%8;
DHT11_recvData_[i/8] |= (uint8_t)(1<
}
}//------------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] ) returnDHT11_CHECKERROR;*humidity = DHT11_recvData_[0]; //回传湿度数据
*temperature = DHT11_recvData_[2]; //回传温度数据
returnDHT11_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"#includeuint8_t temperature ,humidity ;//保存温度和湿度的全局变量
void setup (void)
{
Serial.begin (115200); //波特率115200
DHT11_init(5); //使用Arduino的pin 5驱动DHT11
delay(1000);
}void loop(void)
{switch (DHT11_read(&temperature,&humidity))
{caseDHT11_OK:
Serial.print("Temperature:");
Serial.print(temperature,DEC);
Serial.print("°C");
Serial.print("Humidity:");
Serial.print(humidity,DEC);
Serial.println("%RH");break;caseDHT11_TIMEOUT:
Serial.println("time out"); break;caseDHT11_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 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 //包含驱动库的头文件
dht11 DHT; //创建一个dht11模块对象
#define DHT11_PIN 4
voidsetup(){
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)");
}voidloop(){intchk;
Serial.print("DHT11, \t");
chk= DHT.read(DHT11_PIN); //READ DATA
switch(chk){caseDHTLIB_OK:
Serial.print("OK,\t");break;caseDHTLIB_ERROR_CHECKSUM:
Serial.print("Checksum error,\t");break;caseDHTLIB_ERROR_TIMEOUT:
Serial.print("Time out error,\t");break;default:
Serial.print("Unknown error,\t");break;
}//DISPLAT DATA
Serial.print(DHT.humidity,1);
Serial.print(",\t");
Serial.println(DHT.temperature,1);
delay(2000);
}
本文参考资料