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用HAL库改写江科大的stm32入门例子-补充DHT11_江科大 hal

作者：从前慢现在也慢 | 2024-06-01 03:15:17

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江科大 hal

 DHT11引脚

实验目的：

读取环境温湿度 通过串口传给电脑。 会根据时序编程。了解单总线。

整体步骤：

step1:接好线.

step2:cubeMX创建项目.

step3:copy 这个模块的驱动

硬件介绍：

这种4引脚的要接入上拉电阻

同样可以测量温湿度的还有 DHT20、DHT22 等，都是大同小异。

DHT11 虽然可以同时测量温湿度，但是测量范围是打不过专业测温传感器的，比如 ds18b20 测量的温度范围就有 -55°C ~ 125°C，而 DHT11 只有 0~50℃。

DHT11采用单总线数据格式，即单个数据引脚端口完成输入输出双向传输。其数据包由5个字节（40Bit）组成。数据分小数和整数部分，一次完整的数据传输为40bit，高位先出。数据格式如下图示


根据以上数据，即可算出温度和湿度的值，计算方法如下：

湿度 = byte4.byte3
温度 = byte2.byte1
校验 = byte4 + byte3 + byte2 + byte1
 

 整体工作时序

DHT11 整体工作时序为：主机发送开始信号、DHT11 响应输出、主机接收 40bit 数据（湿度数据+温度数据+校验值），结束信号（可选）。具体过程如下：

  1. 总线空闲状态为高电平，主机拉低总线等待 DHT11 响应, 主机把总线拉低必须大于 18ms，保证 DHT11 能检测到起始信号；
  2. 主机发送开始信号结束后，拉高总线电平并延时等待 20-40us 后，读取 DHT11 的响应信号；
  3. DHT11 接收到主机的开始信号后，等待微处理器开始信号结束，发送 80us 低电平响应信号；
  4. DHT11 发送 80us 高电平准备发送数据；
  5. DHT11 发送 40bit 数据（湿度数据+温度数据+校验值）。

 起始及响应信号

总流程讲完介绍一下细分流程：

首先主机拉低总线至少 18ms，然后再拉高总线，延时 20~40us，此时起始信号（有时也叫复位信号）发送完毕。

DHT11 检测到复位信号后，触发一次采样，并拉低总线 80us 表示响应信号，告诉主机数据已经准备好了。DHT11 之后拉高总线 80us，然后开始传输数据。如果检测到响应信号为高电平，则 DHT11 初始化失败，请检查线路是否连接正常。

3.2.3 读时序

DHT11 开始传输数据。每 1bit 数据都以 50us 低电平开始，告诉主机开始传输一位数据了。DHT11 以高电平的长短定义数据位是 0 还是 1：当 50us 低电平过后拉高总线，高电平持续 26~28us 表示 0，高电平持续 70us 表示数据 1。

当最后 1bit 数据传送完毕后，DHT11 拉低总线 50us，表示数据传输完毕，随后总线由上拉电阻拉高进入空闲状态。

位数据0表示方式：

以 50us 低电平开始，高电平持续 26~28us 表示 0。

位数据1表示方式：

以 50us 低电平开始，高电平持续 70us 表示 1。

3.3 DHT11数据格式

DHT11 的 DATA 传输一次完整的数据为 40bit，按照高位在前，低位在后的顺序传输。

数据格式为：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 校验位，一共 5 字节（40bit）数据。

正常情况下，前四个字节的和刚好与校验位相等，通过这种机制可以保证数据传输的准确性。

设置data引脚，我这里用的是PB12。

由于要用到串口发送测量到的数据，设置一下串口：

设置定时器，控制精确延时的秒数：

为精确延时微秒：

代码是：

  1. void delay_us(uint16_t us){
  2. 	uint16_t differ = 0xffff-us-5;				
  3. 	__HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim1,differ);	//设定TIM7计数器起始值
  4. 	HAL_TIM_Base_Start(&htim1);		//启动定时器	
  5. 	
  6. 	while(differ < 0xffff-5){	//判断
  7. 		differ = __HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim1);		//查询计数器的计数值
  8. 	}
  9. 	HAL_TIM_Base_Stop(&htim1);
  10. }

 增加2个文件：

dht11.h

  1. #ifndef __DHT11_H
  2. #define __DHT11_H
  3.  
  4. #include "stm32f1xx.h"
  5.  
  6. #define DHT11_DQ_IN !HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_12)  
  7.  
  8.  
  9. void DHT11_IO_IN(void);
  10.  
  11. void DHT11_IO_OUT(void);
  12.  
  13. void DHT11_Rst(void);
  14.  
  15. uint8_t DHT11_Check(void);
  16.  
  17. uint8_t DHT11_Read_Bit(void);
  18.  
  19. uint8_t DHT11_Read_Byte(void);
  20.  
  21. uint8_t DHT11_Read_Data(uint16_t *temp,uint16_t *humi);
  22.   	 
  23. uint8_t DHT11_Init(void);
  24. #endif

 dht11.c:

  1. #include "stm32f1xx.h"
  2. #include "tim.h"
  3. #include "dht11.h"
  4.  
  5.   
  6.  
  7.  
  8. void DHT11_IO_IN(void){		//IO口方向设置为输入
  9. 	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  10. 	GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_12;
  11. 	GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
  12. 	HAL_GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);
  13. }
  14.  
  15. void DHT11_IO_OUT(void){	//IO口方向设置为输出
  16. 	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  17. 	GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_12;
  18. 	GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  19. 	GPIO_InitStructure.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
  20. 	HAL_GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);
  21. }
  22.  
  23. void DHT11_Rst(void){                 
  24. 	DHT11_IO_OUT(); 	//设置为输出
  25. 	//DHT11_DQ_OUT_LOW; 	//拉低
  26. 	HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_12,GPIO_PIN_RESET); 
  27. 	HAL_Delay(20);    	//至少18ms
  28. 	//DHT11_DQ_OUT_HIGH; 	//拉高
  29. 	HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_12,GPIO_PIN_SET);   //IO->DHT11:随后拉高电平20us
  30. 	delay_us(30);     	//至少20~40us
  31. }
  32.  
  33. uint8_t DHT11_Check(void){   
  34. 	uint8_t retry=0;
  35. 	DHT11_IO_IN();    // 把引脚设置为输入模式
  36. 	while (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_12)==1&&retry<100){	//等待拉低40~80us 
  37. 		retry++;
  38. 		delay_us(1);
  39. 	};	 
  40. 	if(retry>=100)return 1;
  41. 	else retry=0;
  42. 	while (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_12)==0&&retry<100){ //拉低40~80us 
  43. 		retry++;
  44. 		delay_us(1);
  45. 	};
  46. 	if(retry>=100)return 1;	    
  47. 	return 0;	//检测到DHT11返回0
  48. }
  49.  
  50. uint8_t DHT11_Read_Bit(void){
  51.  	uint8_t retry=0;
  52. 	while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_12)==1&&retry<100){	//等待变为低电平
  53. 		retry++;
  54. 		delay_us(1);
  55. 	}
  56. 	retry=0;
  57. 	while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_12)==0&&retry<100){	//等待变为高电平
  58. 		retry++;
  59. 		delay_us(1);
  60. 	}
  61. 	delay_us(40);	//高电平下等待40us
  62. 	if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_12)==1)return 1;    // 经过上面的等待 还是高电平的话，那说明是1，因为高电平要持续70微秒
  63. 	else return 0;		   
  64. }
  65.  
  66. uint8_t DHT11_Read_Byte(void){        
  67. 	uint8_t i,dat;
  68. 	dat=0;
  69. 	for (i=0;i<8;i++){
  70.    		dat<<=1; 
  71. 	    dat|=DHT11_Read_Bit();
  72.     }						    
  73.     return dat;
  74. }
  75.  
  76. uint8_t DHT11_Read_Data(uint16_t *temp,uint16_t *humi){        
  77.  	uint8_t buf[5];
  78. 	uint8_t i;
  79. 	DHT11_Rst();
  80. 	if(DHT11_Check()==0){   // dth11 正常相应了，则开始读取dht11的数据
  81. 		for(i=0;i<5;i++){
  82. 			buf[i]=DHT11_Read_Byte();
  83. 		}
  84. 		if((buf[0]+buf[1]+buf[2]+buf[3])==buf[4]){
  85. 			*humi=(buf[0]<<8) + buf[1];
  86. 			*temp=(buf[2]<<8) + buf[3];
  87. 		}
  88. 	}else return 1;
  89. 	return 0;	    
  90. }
  91.   	 
  92. uint8_t DHT11_Init(void){
  93.     GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;	//PB12的初始化已经在cubemx中完成，可以忽略此段初始化代码
  94.     __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();			
  95.     GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_12;           
  96.     GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;  
  97.     GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP;         
  98.     GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
  99.     HAL_GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_Initure);    
  100.     DHT11_Rst();
  101. 	return DHT11_Check();
  102. }

 main函数中测试代码：

  1. /* USER CODE BEGIN Header */
  2. /**
  3.   ******************************************************************************
  4.   * @file           : main.c
  5.   * @brief          : Main program body
  6.   ******************************************************************************
  7.   * @attention
  8.   *
  9.   * Copyright (c) 2024 STMicroelectronics.
  10.   * All rights reserved.
  11.   *
  12.   * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
  13.   * in the root directory of this software component.
  14.   * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
  15.   *
  16.   ******************************************************************************
  17.   */
  18. /* USER CODE END Header */
  19. /* Includes ------------------------------------------------------------------*/
  20. #include "main.h"
  21. #include "tim.h"
  22. #include "usart.h"
  23. #include "gpio.h"
  24. #include "stdio.h"
  25.  
  26. /* Private includes ----------------------------------------------------------*/
  27. /* USER CODE BEGIN Includes */
  28. #include "DHT11.h"
  29. /* USER CODE END Includes */
  30.  
  31. /* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
  32. /* USER CODE BEGIN PTD */
  33.  
  34. /* USER CODE END PTD */
  35.  
  36. /* Private define ------------------------------------------------------------*/
  37. /* USER CODE BEGIN PD */
  38.  
  39. /* USER CODE END PD */
  40.  
  41. /* Private macro -------------------------------------------------------------*/
  42. /* USER CODE BEGIN PM */
  43.  
  44. /* USER CODE END PM */
  45.  
  46. /* Private variables ---------------------------------------------------------*/
  47.  
  48. /* USER CODE BEGIN PV */
  49. uint8_t Data[5]={0x01,0x02,0x03,0x04,0x05};   //Data存储读取的温湿度信息
  50.  
  51. /* USER CODE END PV */
  52.  
  53. /* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
  54. void SystemClock_Config(void);
  55. /* USER CODE BEGIN PFP */
  56.  
  57. /* USER CODE END PFP */
  58.  
  59. /* Private user code ---------------------------------------------------------*/
  60. /* USER CODE BEGIN 0 */
  61. int fputc(int ch, FILE *f)
  62.  
  63. {
  64.  
  65.   HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xffff);
  66.  
  67.   return ch;
  68.  
  69. }
  70. /* USER CODE END 0 */
  71.  
  72. /**
  73.   * @brief  The application entry point.
  74.   * @retval int
  75.   */
  76. int main(void)
  77. {
  78.  
  79.   /* USER CODE BEGIN 1 */
  80.   uint16_t temperature;
  81.   uint16_t humidity;
  82.   /* USER CODE END 1 */
  83.  
  84.   /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
  85.  
  86.   /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  87.   HAL_Init();
  88.  
  89.   /* USER CODE BEGIN Init */
  90.  
  91.   /* USER CODE END Init */
  92.  
  93.   /* Configure the system clock */
  94.   SystemClock_Config();
  95.  
  96.   /* USER CODE BEGIN SysInit */
  97.  
  98.   /* USER CODE END SysInit */
  99.  
  100.   /* Initialize all configured peripherals */
  101.   MX_GPIO_Init();
  102.   MX_USART1_UART_Init();
  103.   MX_TIM1_Init();
  104.   /* USER CODE BEGIN 2 */
  105. 	  if(DHT11_Init()){
  106.     //printf("DHT11 Checked failed!!!\r\n");
  107.               
  108.  
  109. 		HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t *)Data+0,1,HAL_MAX_DELAY);    //湿度
  110. 			HAL_Delay(500);
  111.   }
  112. 		//Data[1]=0x12;
  113.   //HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t *)Data+1,1,HAL_MAX_DELAY);    //湿度
  114.  
  115.   /* USER CODE END 2 */
  116.  
  117.   /* Infinite loop */
  118.   /* USER CODE BEGIN WHILE */
  119.   while (1)
  120.   {
  121.     DHT11_Read_Data(&temperature,&humidity);
  122.     printf("DHT11 Temperature = %d.%d degree\r\n",temperature>>8,temperature&0xff);
  123.     printf("DHT11 Humidity = %d.%d%%\r\n",humidity>>8,humidity&0xff);       
  124.     HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_0);
  125.     HAL_Delay(500);
  126.  
  127. 		
  128. 		
  129.     /* USER CODE END WHILE */
  130.  
  131.     /* USER CODE BEGIN 3 */
  132.   }
  133.   /* USER CODE END 3 */
  134. }
  135.  
  136. /**
  137.   * @brief System Clock Configuration
  138.   * @retval None
  139.   */
  140. void SystemClock_Config(void)
  141. {
  142.   RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  143.   RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
  144.  
  145.   /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
  146.   * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
  147.   */
  148.   RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;
  149.   RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
  150.   RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;
  151.   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;
  152.   if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  153.   {
  154.     Error_Handler();
  155.   }
  156.  
  157.   /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
  158.   */
  159.   RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
  160.                               |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  161.   RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSI;
  162.   RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  163.   RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
  164.   RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
  165.  
  166.   if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0) != HAL_OK)
  167.   {
  168.     Error_Handler();
  169.   }
  170. }
  171.  
  172. /* USER CODE BEGIN 4 */
  173.  
  174. /* USER CODE END 4 */
  175.  
  176. /**
  177.   * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
  178.   * @retval None
  179.   */
  180. void Error_Handler(void)
  181. {
  182.   /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
  183.   /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
  184.   __disable_irq();
  185.   while (1)
  186.   {
  187.   }
  188.   /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
  189. }
  190.  
  191. #ifdef  USE_FULL_ASSERT
  192. /**
  193.   * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  194.   *         where the assert_param error has occurred.
  195.   * @param  file: pointer to the source file name
  196.   * @param  line: assert_param error line source number
  197.   * @retval None
  198.   */
  199. void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
  200. {
  201.   /* USER CODE BEGIN 6 */
  202.   /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
  203.      ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
  204.   /* USER CODE END 6 */
  205. }
  206. #endif /* USE_FULL_ASSERT */

代码说明：

reset代码的依据如图（有mcu向DHT传递信号，先拉低，再拉高）：

  check代码的依据的时序图对照：

数据发送时序：首先主机发送开始信号，即拉低数据线保持t1（至少18ms）时间，接着拉高数据线t2（20 ~ 40us）时间；然后读取DHT11的响应，正常的话DHT11会拉低数据线并保持t3（40 ~ 50us）时间作为响应信号，接着DHT11拉高数据线并保持t4（40 ~ 50us）时间后，开始传输数据.

要读取五次数据： 

如何判断传递的数据是0 还是1：

 

printf重定向：

  1. int fputc(int ch, FILE *f)
  2.  
  3. {
  4.  
  5.   HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xffff);
  6.  
  7.   return ch;
  8.  
  9. }

参考：STM32 printf重定向（串口输出）

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