1 dht11温湿度基础测量

项目4环境参数监测与显示系统的设计与实现12案例引导本项目主要讲解温湿度传感器、光照强度传感器和OLED显示模块、TFT-LCD显示屏、电子秤的工作原理及应用技术，介绍STM32F4系列微控制器的I2C、SPI、FSMC外设的使用细节。读者通过实施本项目的4个任务，应掌握以下内容。（1）常用的环境参数监测传感器的编程应用方法。（2）常见的通信接口的编程配置方法。（3）能完成有显示需求的应用程序开发。环境参数测量任务描述1任务目标（1）掌握常用的温湿度传感器的工作原理。（2）会编写环境温湿度监测的应用程序。任务4.1环境温湿度监测的应用开发32本任务要求设计一个应用程序，以实现对环境温湿度的监测。具体电路如图4-1所示。从图4-1中可以看到，单总线温湿度传感器DHT11与STM32F407微控制器的某个GPIO引脚相连。微控制器每隔1s采集一次温湿度数据，转换为指定格式之后，通过USART发送到上位机显示。显示样例为：“温度：25℃，湿度：67%”。任务内容图4-1环境参数测量4知识链接DHT11概述及其性能指标

DHT11是一款温湿度一体化的数字传感器，它的内部由一个电阻式的测湿元件和一个负温度系数NTC的测温元件组成，测湿与测温元件与一个高性能的8位单片机相连。DHT11的性能指标DHT115知识链接DHT11的数据格式DHT11与微控制器之间的通信采用单总线数据格式。DHT11单次传输5个字节（40Bit）的数据，高位先出。具体数据构成为：8Bit湿度整数数据+8Bit湿度小数数据+8Bit温度整数数据+8Bit温度小数数据+8Bit校验和，其中校验和为前四个字节的数据相加并保留低8位。图为从DHT11中一次性读取的数据样例。从DHT11中一次性读取的数据DHT116知识链接DHT11的传输时序DHT111.数据通信时序图微控制器（主机）与DHT11进行数据通信的时序如图所示，其中包括“主机探测DHT11是否正确连接”与“数据传输”两个过程：

首先主机发送开始信号，即拉低数据线保持t1（至少18ms）时间，然后拉高数据线t2(20～40μs）时间,然后读取DHT11的回应信号，正常的话，DHT11会拉低数据线，保持t3(40～50μs)时间，作为响应信号，然后DHT11拉高数据线，保持t4(40～50μs）时间后，开始输出数据,每一比特数据都以低电平开始,时序如图4-4所示。DHT11的传输时序DHT113.单总线数据格式中数字‘0’和‘1’的表示方法8任务描述任务4.1环境温湿度监测的应用开发环境参数测量序号设备/资源数量是否准备到位（√）1STM32F407ZET6最小系统1

2DHT111

3杜邦线3

任务实施前必须准备好表4-2所列的设备/资源。表4-2设备/资源清单表硬件连接将DHT11温湿度传感器的VCC引脚连接3.3V电压，GND引脚接地，DATA引脚与微控制器的某GPIO引脚（本任务选择PG9）相连。9任务描述任务4.1环境温湿度监测的应用开发环境参数测量任务描述要完成本任务，可将实施步骤分成以下7步。使用STM32CubeMX完成基础工程的创建和配置。在工程中添加代码包。在源文件中添加代码。编译代码。硬件环境搭建。模块固件下载。结果验证。具体实施步骤如下。10外设配置任务4.1环境温湿度监测的应用开发环境参数测量PG9配置USART1配置11时钟配置任务4.1环境温湿度监测的应用开发环境参数测量12软件设计任务4.1环境温湿度监测的应用开发环境参数测量DHT11模块驱动程序设计，我们设计两个文件dht11.h和dht11.c。dht11.h文件如程序清单4-1所示。程序清单4-1：#ifndef__DHT11_H#define__DHT11_H#include

"main.h"#defineDHT11_DATA_PinGPIO_PIN_9#defineDHT11_DATA_GPIO_PortGPIOG#defineDHT11_DQ_INHAL_GPIO_ReadPin(DHT11_DATA_GPIO_Port,DHT11_DATA_Pin)voiddelay_us(uint32_tus);uint8_tDHT11_Init(void); //初始化DHT11uint8_tDHT11_Read_Data(uint8_t*temp,uint8_t*humi);//读取温湿度uint8_tDHT11_Read_Byte(void);//读出一个字节uint8_tDHT11_Read_Bit(void);//读出一个位uint8_tDHT11_Check(void); //检测是否存在DHT11voidDHT11_Rst(void); //复位DHT11voiddht11_inputmode(void);//设置PG9为输入模式voiddht11_outputmode(void);//设置PG9为输出模式#endif13软件设计任务4.1环境温湿度监测的应用开发环境参数测量DHT11模块驱动程序设计，我们设计两个文件dht11.h和dht11.c。dht11.c文件如程序清单4-2所示。#include

"dht11.h"voiddelay_us(uint32_tus){uint32_tdelay=(HAL_RCC_GetHCLKFreq()/4000000*us);

while(delay--) { ; }}uint8_tDHT11_Init(void) {GPIO_InitTypeDefGPIO_Initure;__HAL_RCC_GPIOG_CLK_ENABLE(); //开启GPIOG时钟

GPIO_Initure.Pin=DHT11_DATA_Pin;//PG11GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;//推挽输出GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP;//上拉GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_HIGH;//高速HAL_GPIO_Init(DHT11_DATA_GPIO_Port,&GPIO_Initure);//初始化

DHT11_Rst();

returnDHT11_Check();

}14软件设计任务4.1环境温湿度监测的应用开发环境参数测量DHT11模块驱动程序设计，我们设计两个文件dht11.h和dht11.c。dht11.c文件如程序清单4-2所示。//读取温湿度uint8_tDHT11_Read_Data(uint8_t*temp,uint8_t*humi){ uint8_tbuf[5]; uint8_ti; DHT11_Rst();

if(DHT11_Check()==0) {

for(i=0;i<5;i++)//读取40位数据 { buf[i]=DHT11_Read_Byte(); }

if((buf[0]+buf[1]+buf[2]+buf[3])%256==buf[4]) { *humi=buf[0]; *temp=buf[2]; } }else

return1;

return0;

}//读出一个字节uint8_tDHT11_Read_Byte(void) { uint8_ti,dat; dat=0;

for(i=0;i<8;i++) { dat<<=1; dat|=DHT11_Read_Bit();}

returndat;

}//读出一个位uint8_tDHT11_Read_Bit(void) { uint8_tretry=0;

while(DHT11_DQ_IN&&retry<100)//等待变为低电平 { retry++; delay_us(1); } retry=0;

while(!DHT11_DQ_IN&&retry<100)//等待变为高电平 { retry++; delay_us(1); } delay_us(40);//等待40μs

if(DHT11_DQ_IN)return1;

else

return0;

}15软件设计任务4.1环境温湿度监测的应用开发环境参数测量DHT11模块驱动程序设计，我们设计两个文件dht11.h和dht11.c。dht11.c文件如程序清单4-2所示。//检测是否存在DHT11uint8_tDHT11_Check(void) { uint8_tretry=0;

dht11_inputmode();//设置为输出

while(DHT11_DQ_IN&&retry<100)//DHT11会拉低40～80μs { retry++; delay_us(1); };

if(retry>=100)return1;

elseretry=0;

while(!DHT11_DQ_IN&&retry<100)//DHT11拉低后会再次拉高40～80μs { retry++; delay_us(1); };

if(retry>=100)return1;

return0;

}//复位DHT11voidDHT11_Rst(void) { dht11_outputmode(); HAL_GPIO_WritePin(DHT11_DATA_GPIO_Port,DHT11_DATA_Pin,GPIO_PIN_RESET);//DQ=0 HAL_Delay(20); //拉低至少18ms HAL_GPIO_WritePin(DHT11_DATA_GPIO_Port,DHT11_DATA_Pin,GPIO_PIN_SET);//DQ=1 delay_us(30); //主机拉高20～40μs

}16软件设计任务4.1环境温湿度监测的应用开发环境参数测量DHT11模块驱动程序设计，我们设计两个文件dht11.h和dht11.c。dht11.c文件如程序清单4-2所示。//设置DHT11_data为输入模式voiddht11_inputmode(void){ GPIO_InitTypeDefGPIO_InitTypestruct={0}; GPIO_InitTypestruct.Mode=GPIO_MODE_INPUT;//输入 GPIO_InitTypestruct.Pin=DHT11_DATA_Pin; GPIO_InitTypestruct.Pull=GPIO_PULLUP;//上拉 HAL_GPIO_Init(DHT11_DATA_GPIO_Port,&GPIO_InitTypestruct);

}//设置DHT11_data为输出模式voiddht11_outputmode(void){ GPIO_InitTypeDefGPIO_InitTypestruct={0}; GPIO_InitTypestruct.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP; GPIO_InitTypestruct.Pin=DHT11_DATA_Pin; GPIO_InitTypestruct.Pull=GPIO_PULLUP; GPIO_InitTypestruct.Speed=GPIO_SPEED_HIGH; HAL_GPIO_Init(DHT11_DATA_GPIO_Port,&GPIO_InitTypestruct);}17软件设计任务4.1环境温湿度监测的应用开发环境参数测量添加代码包在“MDK-ARM”文件夹同级目录新建文件夹“dht11”，将上文的dht11.h、dht11.c文件输入并保存在“dht11”目录下。在KeilMDK工程中建立“dht11”组，将“dht11”文件夹下的dht11.c文件加入组中。最后将“dht11”文件夹加入头文件“IncludePaths”(包含路径)中，以便编译时可以访问相应的文件。18软件设计任务4.1环境温湿度监测的应用开发环境参数测量应用层代码（1）在main.c文件相应位置输入以下代码：19软件设计任务4.1环境温湿度监测的应用开发环境参数测量应用层代码（2）打开usart.c文件，在相应位置输入如下代码：（3）打开usart.h文件，在相应位置输入如下代码：20编译程序，下载程序到核心板，将dht11模组的VCC接核心板3.3V、GND接GND、DATA接GPIOG.9，系统上电。PC端打开串口调试助手，设置好串口。打开串口，可看到如图