Ai-M61-32SU DHT11温湿度传感器

显示全部楼层 · 2024-5-19 18:08:17

本帖最后由 lovzx 于 2024-5-20 13:58 编辑

DHT11温湿度传感器
运行效果
运行效果.png

实物图

如图所示一般有3线、4线两种，
分别有

VDD(3.3~5.5V)
DATA串行线
NC
GND

测量范围

1. 湿度
湿度参数.png

2. 温度

连接方式

1. VDD与M61-32模块的3v或5v连接
2. GND与M61-32模块的GND相连
3. 将DATA与M61-32模块的GPIO相连

通信/数据

DHT11采用的是单线串行通信协议，一次传输40bit，高位先出

数据格式

8bit湿度整数+8bit湿度小数(湿度小数部分为0)+8bit温度整数+8bit温度小数+8bit校验位

数据示例

00110101 00000000 00011000 00000100 01010001

数据解析：

湿度数据： 00110101(整数)=35H=53%RH
00000000(小数)=0H=0
最终读数： 53.0%

温度数据：00011000(整数)=18H=24℃
00000100(小数)=4H=4℃

最终读数：24+0.4=24.4℃

数据校验： 8bit温度整数+8bit温度小数+8bit湿度整数+8bit湿度小数=8bit校验位

通信协议

DHT采用单线串行通信协议，DHT作为从机使用，连接到主机后由主机发送信号控制DHT开始工作

通信时序图
时序图.png

主机拉低电平发送开始信号，然后再拉高电平，结束开始信号，后面就由DHT设备回应，然后发送数据了

协议分为三个阶段

主机发送起始信号
设备回应
设备发送数据

并且要严格按照先后顺序，每个信号都有规定的时间范围

信号特性

信号特性.png

开始信号

先将DATA信号拉高60us
拉低20ms发送开始信号
拉高13us开始信号结束

DHT响应

DHT拉低83us响应收到开始数据
DHT拉高87us结束响应准备发送数据

传输数据

拉低54us开始发送数据
拉高电平23us~27us表示数据0，68us~74us表示数据1

代码实现

dht11.h代码

#ifndef __DHT11_H
#define __DHT11_H
#include <stdint.h>
#include "bflb_gpio.h"
typedef enum {
DHT_CODE_SUCCEED = 0,
DHT_CODE_NOACK,
DHT_CODE_DATA_ERR,
}DHT_CODE;
typedef enum {
DHT_STATUS_INIT = 0,
DHT_STATUS_READY,
DHT_STATUS_READING,
}DHT_STATUS;
typedef struct DHT11 {
uint8_t pin;
DHT_STATUS status;
}DHT11_t;
#ifdef cplusplus
extern "C" {
#endif
/**
* @brief dht初始化
* @param gpio
* @param dev
* @param pin 设备连接到的pin
*/
void dht_init(struct bflb_device_s* gpio, DHT11_t* dev, uint8_t pin);
/**
* @brief 读取温湿度数据
* @param gpio
* @param dev
* @param temp 温度*10
* @param humidity 湿度*10
* @return DHT_CODE 状态码
*/
DHT_CODE dht_read_data(struct bflb_device_s* gpio, DHT11_t* dev, int16_t* temp, uint16_t* humidity);
#ifdef cplusplus
}
#endif
#endif

复制代码

dht11.h中定义了dht_init初始化函数和dht_read_data读取函数

dht11.c文件

#include "dht11.h"
#include "bflb_gpio.h"
#include "bflb_mtimer.h"
#define CONFIG_LOG_NCOLOR 1
#include "log.h"
#define DHT_read_set(gpio,dev) \
do \
{ \
bflb_gpio_init(gpio, \
dev->pin, \
GPIO_INPUT|GPIO_PULLUP|GPIO_SMT_EN|GPIO_DRV_0); \
}while (0)
#define DHT_write_set(gpio,dev) \
do \
{ \
bflb_gpio_init(gpio, \
dev->pin, \
GPIO_OUTPUT|GPIO_PULLUP|GPIO_SMT_EN|GPIO_DRV_0);\
} while (0);
void dht_init(struct bflb_device_s* gpio, DHT11_t* dev, uint8_t pin) {
dev->status = DHT_STATUS_INIT;
dev->pin = pin;
DHT_write_set(gpio, dev);
bflb_gpio_set(gpio, dev->pin);
//等待1s越过不稳定状态
bflb_mtimer_delay_ms(1000);
dev->status = DHT_STATUS_READY;
}
uint8_t dht_check(struct bflb_device_s* gpio, DHT11_t* dev) {
DHT_read_set(gpio, dev);
uint8_t retry = 0;
//dht会拉低电平80us
while (!bflb_gpio_read(gpio, dev->pin) && retry < 100) {
retry++;
bflb_mtimer_delay_us(1);
}
if (retry >= 100) {
return 0;
}
retry = 0;
//再次拉高80us
while (bflb_gpio_read(gpio, dev->pin) && retry < 100) {
retry++;
bflb_mtimer_delay_us(1);
}
if (retry >= 100) {
return 0;
}
else {
return 1;
}
}
static uint8_t dht_read_bit(struct bflb_device_s* gpio, DHT11_t* dev) {
uint8_t retry = 0;
//54us低电平
while (!bflb_gpio_read(gpio, dev->pin) && retry < 70) {
retry++;
bflb_mtimer_delay_us(1);
}
retry = 0;
//高电平23~27us是0，高电平68~71us是1
//延迟30us
bflb_mtimer_delay_us(35);
uint8_t ret = bflb_gpio_read(gpio, dev->pin);
//等待高电平结束
if (ret) {
while (bflb_gpio_read(gpio, dev->pin) && retry < 50) {
retry++;
bflb_mtimer_delay_us(1);
}
}
return ret;
}
static int8_t dht_read_byte(struct bflb_device_s* gpio, DHT11_t* dev) {
int8_t ret = 0;
for (int i = 0; i < 8; i++) {
ret <<= 1;
ret |= dht_read_bit(gpio, dev);
}
return ret;
}
DHT_CODE dht_read_data(struct bflb_device_s* gpio, DHT11_t* dev, int16_t* temp, uint16_t* humidity) {
//检查dev状态
if (dev->status != DHT_STATUS_READY) {
return dev->status;
}
dev->status = DHT_STATUS_READING;
//空闲高电平
DHT_write_set(gpio, dev);
bflb_gpio_set(gpio, dev->pin);
bflb_mtimer_delay_us(60);
//拉低电平20ms上,发送开始信号
bflb_gpio_reset(gpio, dev->pin);
bflb_mtimer_delay_ms(20);
// //拉高电平延迟10 ~ 20us，结束开始信号
bflb_gpio_set(gpio, dev->pin);
bflb_mtimer_delay_us(13);
DHT_CODE ret = DHT_CODE_SUCCEED;
uint8_t buf[5] = { 0 };
//检测设备
if (dht_check(gpio, dev)) {
for (int i = 0;i < 5;i++) {
buf[i] = dht_read_byte(gpio, dev);
}
uint16_t sum = buf[0] + buf[1] + buf[2] + buf[3];
if (sum == buf[4]) {
*humidity = buf[0] * 10 + buf[1];
//温度小数数据第8位为1代表负数，低7位代表实际数值
*temp = buf[2] * 10 + (buf[3] & 0x7f);
if ((buf[3] & 0x80) == 0x80) {
*temp = -*temp;
}
}
else {
LOG_E("%d,%d,%d,%d,sum: %d,buf[4]: %d\n", buf[0], buf[1], buf[2], buf[3], sum, buf[4]);
ret = DHT_CODE_DATA_ERR;
}
}
else {
ret = DHT_CODE_NOACK;
LOG_E("设备未回复\n");
}
dev->status = DHT_STATUS_READY;
return ret;
}

复制代码

main.c

main.c中使用读取函数

#include "dht11.h"
#include "board.h"
#define CONFIG_LOG_NCOLOR 1
#include "log.h"
#include "bflb_mtimer.h"
int main()
{
board_init();
printf("dht11 start\n");
DHT11_t dht;
struct bflb_device_s* gpio;
gpio = bflb_device_get_by_name("gpio");
dht_init(gpio, &dht, GPIO_PIN_10);
int ret = 0;
int16_t temp = 0;
uint16_t humidity = 0;
while (1) {
ret = dht_read_data(gpio, &dht, &temp, &humidity);
if (ret == DHT_CODE_SUCCEED) {
LOG_I("温度：%.1fC°, 湿度：%.1f%%\n", temp / 10.0f, humidity / 10.0f);
}
else {
LOG_E("ret: %d\n", ret);
}
bflb_mtimer_delay_ms(2000);
}
return 0;
}

复制代码

可能遇到的问题

1. 数据都是0
确保GPIO模式正确，DATA正确连接到代码所用到GPIO的PIN引脚

1. 数据都是1
这种情况是DHT没有收到开始信号，确保主机发送了开始信号
注意：开始信号发送低电平信号20ms，单位是ms不是us，通信过程中其他信号时间单位都是us

1. 解析出错
一共40个bit数据，高位先出，按照8bit湿度整数数据+8bit湿度小数部分+8bit温度整数部分+8bit温度小数部分+8bit校验位

注意：温度小数部分8bit数据，第8位为1表示负数为零下，为零表示正数，后7位才是真正的数据，第8位只表示正负值

例：温度整数部分为0000 0020，小数部分为：1000 0001
整数部分为2，小数部分为1，第8位为1，所以最终温度为-2.1℃
代码下载 https://gitee.com/jrobot_Q_Q/m61-32-u-dht11.git