正點原子-戰艦V3第三十六章 DHT11 數字溫溼度傳感器實驗

上一章，我們介紹了數字溫度傳感器 DS18B20 的使用，本章我們將介紹數字溫溼度

傳感器DHT11 的使用，該傳感器不但能測溫度，還能測溼度。本章我們將向大家介

紹如何使用 STM32F1來讀取 DHT11 數字溫溼度傳感器，從而得到環境溫度和溼度

等信息，並把從溫溼度值顯示在TFTLCD 模塊上。本章分為如下幾個部分：

36.1 DHT11 簡介

36.2 硬體設計

36.3 軟體設計

36.4 下載驗證

36.1 DHT11 簡介

DHT11 是一款溼溫度一體化的數字傳感器。該傳感器包括一個電阻式測溼元件和一個 NTC

測溫元件，並與一個高性能 8 位單片機相連接。通過單片機等微處理器簡單的電路連接就能夠

實時的採集本地溼度和溫度。DHT11 與單片機之間能採用簡單的單總線進行通信，僅僅需要一

個 I/O 口。傳感器內部溼度和溫度數據 40Bit 的數據一次性傳給單片機，數據採用校驗和方式

進行校驗，有效的保證數據傳輸的準確性。DHT11 功耗很低，5V 電源電壓下，工作平均最大電流 0.5mA。

DHT11 的技術參數如下：

工作電壓範圍：3.3V-5.5V

工作電流 ：平均 0.5mA

輸出：單總線數位訊號

測量範圍：溼度 20~90％RH，溫度 0~50℃

精度 ：溼度±5%，溫度±2℃

解析度 ：溼度 1%，溫度 1℃

DHT11 的管腳排列如圖 36.1.1 所示：

圖 36.1.1 DHT11 管腳排列圖

雖然 DHT11 與 DS18B20 類似，都是單總線訪問，但是 DHT11 的訪問，相對 DS18B20 來

說要簡單很多。下面我們先來看看 DHT11 的數據結構。

DHT11 數字溼溫度傳感器採用單總線數據格式。即，單個數據引腳埠完成輸入輸出雙向

傳輸。其數據包由 5Byte（40Bit）組成。數據分小數部分和整數部分，一次完整的數據傳輸為

40bit，高位先出。DHT11 的數據格式為：8bit 溼度整數數據+8bit 溼度小數數據+8bit 溫度整數

數據+8bit 溫度小數數據+8bit 校驗和。其中校驗和數據為前四個字節相加。

傳感器數據輸出的是未編碼的二進位數據。數據(溼度、溫度、整數、小數)之間應該分開

處理。例如，某次從 DHT11 讀到的數據如圖 36.1.2 所示：

圖 36.1.2 某次讀取到 DHT11 的數據

由以上數據就可得到溼度和溫度的值，計算方法：

溼度= byte4 . byte3=45.0 (％RH)

溫度= byte2 . byte1=28.0 ( ℃)

校驗= byte4+ byte3+ byte2+ byte1=73(=溼度+溫度)(校驗正確)

可以看出，DHT11的數據格式是十分簡單的，DHT11和 MCU的一次通信最大為 3ms 左右，

建議主機連續讀取時間間隔不要小於 100ms。

下面，我們介紹一下 DHT11 的傳輸時序。DHT11 的數據發送流程如圖 36.1.3 所示：

圖 36.1.3 DHT11 數據發送流程

首先主機發送開始信號，即：拉低數據線，保持 t1（至少 18ms）時間，然後拉高數據線 t2

（20~40us）時間，然後讀取 DHT11 的響應，正常的話，DHT11 會拉低數據線，保持 t3（40~50us）

時間，作為響應信號，然後 DHT11 拉高數據線，保持 t4（40~50us）時間後，開始輸出數據。

DHT11 輸出數字『0』的時序如圖 36.1.4 所示：

圖 36.1.4 DHT11 數字『0』時序

DHT11 輸出數字『1』的時序如圖 36.1.5 所示：

圖 36.1.5 DHT11 數字『1』時序

通過以上了解，我們就可以通過 STM32F1 來實現對 DHT11 的讀取了。DHT11 的介紹就到這裡，更詳細的介紹，請參考 DHT11 的數據手冊。

36.2 硬體設計

由於開發板上標準配置是沒有 DHT11 這個傳感器的，只有接口，所以要做本章的實驗，

大家必須找一個 DHT11 插在預留的 DHT11 接口上。

本章實驗功能簡介：開機的時候先檢測是否有 DHT11 存在，如果沒有，則提示錯誤。只

有在檢測到 DHT11 之後才開始讀取溫溼度值，並顯示在 LCD 上，如果發現了 DHT11，則程

序每隔 100ms 左右讀取一次數據，並把溫溼度顯示在 LCD 上。同樣我們也是用 DS0 來指示程

序正在運行。

所要用到的硬體資源如下：

1） 指示燈 DS0

2） TFTLCD 模塊

3） DHT11 溫溼度傳感器

這些我們都已經介紹過了，DHT11 和 DS18B20 的接口是共用一個的，不過 DHT11 有 4 條

腿，需要把 U6 的 4 個接口都用上，將 DHT11 傳感器插入到這個上面就可以通過 STM32F1 來

讀取溫溼度值了。連接示意圖如圖 36.2.1 所示：

圖 36.2.1 DHT11 連接示意圖

這裡要注意，將 DHT11 貼有字的一面朝內，而有很多孔的一面(網面)朝外，然後然後插入

如圖所示的四個孔內就可以了。

36.3 軟體設計

打開 DHT11 數字溫溼度傳感器實驗工程可以發現，我們在工程中添加了 dht11.c 文件和

dht11.h 文件，所有 DHT11 相關的驅動代碼和定義都在這兩個文件中。

打開 dht11.c 代碼如下：

//復位 DHT11

void DHT11_Rst(void)

{

DHT11_IO_OUT(); //SET OUTPUT

DHT11_DQ_OUT=0; //拉低 DQ

delay_ms(20); //拉低至少 18ms

DHT11_DQ_OUT=1; //DQ=1

delay_us(30); //主機拉高 20~40us

}

//等待 DHT11 的回應

//返回 1:未檢測到 DHT11 的存在

//返回 0:存在

u8 DHT11_Check(void)

u8 retry=0;

DHT11_IO_IN(); //SET INPUT

while (DHT11_DQ_IN&&retry<100) //DHT11 會拉低 40~80us

retry++;

delay_us(1);

};

if(retry>=100)return 1;

else retry=0;

while (!DHT11_DQ_IN&&retry<100) //DHT11 拉低後會再次拉高 40~80us

return 0;

//從 DHT11 讀取一個位

//返回值：1/0

u8 DHT11_Read_Bit(void)

while(DHT11_DQ_IN&&retry<100) //等待變為低電平

retry ++;

delay_ us( 1 );

retry=0;

while(!DHT11_DQ_IN&&retry<100) //等待變高電平

retry++;

delay_us(1);

delay_us(40);//等待 40us

if(DHT11_DQ_IN)return 1;

else return 0;

//從 DHT11 讀取一個字節

//返回值：讀到的數據

u8 DHT11_Read_Byte(void)

{

u8 i,dat;

dat=0;

for (i=0;i<8;i++)

dat<<=1;

dat|=DHT11_Read_Bit();

}

return dat;

//從 DHT11 讀取一次數據

//temp:溫度值(範圍:0~50°)

//humi:溼度值(範圍:20%~90%)

//返回值：0,正常;1,讀取失敗

u8 DHT11_Read_Data(u8 *temp,u8 *humi)

u8 buf[5];

u8 i;

DHT11_Rst();

if(DHT11_Check()==0)

for(i=0;i<5;i++) buf[i]=DHT11_Read_Byte();//讀取 40 位數據

if((buf[0]+buf[1]+buf[2]+buf[3])==buf[4])

*humi=buf[0];

*temp=buf[2];

}else return 1;

//初始化 DHT11 的 IO 口 DQ 同時檢測 DHT11 的存在

//返回 1:不存在

u8 DHT11_Init(void)

GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;

__HAL_RCC_GPIOG_CLK_ENABLE(); //開啟 GPIOG 時鐘

GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_11; //PG11

GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP; //推輓輸出

GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP; //上拉

GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; //高速

HAL_GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_Initure); //初始化

DHT11_Rst();

return DHT11_Check();

該部分代碼就是根據我們前面介紹的單總線操作時序來讀取 DHT11 的溫溼度值的，DHT11

的溫溼度值通過 DHT11_Read_Data 函數讀取，如果返回 0，則說明讀取成功，返回 1，則說明

讀取失敗。同樣我們打開 dht11.h 可以看到，頭文件中主要是一些埠配置以及函數申明，代碼

比較簡單。 接下來我們打開 main.c，該文件代碼如下：

int main(void)

u8 t=0;

u8 temperature;

u8 humidity;

HAL_Init(); //初始化 HAL 庫

Stm32_Clock_Init(RCC_PLL_MUL9); //設置時鐘,72M

delay_init(72); //初始化延時函數

uart_init(115200); //初始化串口

LED_Init(); //初始化 LED

KEY_Init(); //初始化按鍵

LCD_Init(); //初始化 LCD FSMC 接口

POINT_COLOR=RED;

LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"WarShip STM32");

LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"DHT11 TEST");

LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");

LCD_ShowString(30,110,200,16,16,"2019/9/19");

while(DHT11_Init()) //DHT11 初始化

LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"DHT11 Error");

delay_ms(200);

LCD_Fill(30,130,239,130+16,WHITE);

LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"DHT11 OK");

POINT_COLOR=BLUE;//設置字體為藍色

LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"Temp: C");

LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"Humi: %");

while(1)

if(t%10==0)//每 100ms 讀取一次

DHT11_Read_Data(&temperature,&humidity); //讀取溫溼度值

LCD_ShowNum(30+40,150,temperature,2,16); //顯示溫度

LCD_ShowNum(30+40,170,humidity,2,16); //顯示溼度

delay_ms(10);

t++;

if(t==20)

t=0;

LED0=!LED0;

主函數比較簡單，進行一系列初始化後，如果 DHT11 初始化成功，那麼每隔 100ms 讀取

一次轉換數據並顯示在液晶上。至此，我們本章的軟體設計就結束了。

36.4 下載驗證

在代碼編譯成功之後，我們通過下載代碼到 ALIENTEK 戰艦 STM32F1 開發板上，可以看

到 LCD 顯示開始顯示當前的溫度值（假定 DHT11 已經接上去了），如圖 36.4.1 所示：

圖 36.4.1 DHT11 實驗效果圖

至此，本章實驗結束。大家可以將本章通過 DHT11 讀取到的溫度值，和前一章的通過DS18B20 讀取到的溫度值對比一下，看看哪個更準確？