stm32-DHT11原理及代码解读_stm32拉低dq是什么意思

目录

一、基础知识

1.功能：温湿度检测

2.应用范围

3.硬件电路连接

二、底层代码原理分析

1.基础知识

1.单总线说明

2.单总线传送数据位定义

3.数据格式

4.校验位数据定义

2.代码分析

1.数据时序图

2.数据传输步骤

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一、基础知识

1.功能：温湿度检测

        测量范围湿度：湿度：5-95%RH        精度：（±5）%RH

                          温度：-20-60℃        精度：（±2）℃

2.应用范围

        暖通空调、除湿器、农业、冷链仓储、测试及检测设备、消费品、汽车、自动控制、数据记录器、气 象站、家电、湿度调节器、医疗、其他相关湿度检测控制。

3.硬件电路连接

        1.VDD 供电 3.3～5.5V DC

        2.DATA 串行数据，单总线

        3.NC 空脚

        4.GND 接地，电源负极

 注意点：

        1. 建议连接线长度短于 5m 时用 4.7K 上拉电阻，大于 5m 时根据实际情况降低上拉电 阻的阻值。

        2. 使用 3.3V 电压供电时连接线尽量短，接线过长会导致传感器供电不足，造成测量偏差。

        3. 每次读出的温湿度数值是上一次测量的结果，欲获取实时数据,需连续读取 2 次，但不建议连续多次 读取传感器，每次读取传感器间隔大于 2 秒即可获得准确的数据。

4. 电源部分如有波动，会影响到温度。如使用开关电源纹波过大，温度会出现跳动。

二、底层代码原理分析

1.基础知识

1.单总线说明

        DHT11 器件采用简化的单总线通信。单总线即只有一根数据线，系统中的数据交换、控制均由单总线 完成。它们是主从结构，只有主机呼叫从机时，从机才能应答。

2.单总线传送数据位定义

        DATA 用于微处理器与 DHT11 之间的通讯和同步,采用单总线数据格式，一次传送 40 位数据，高位先出。

3.数据格式

        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。

        注：其中湿度小数部分为 0。

4.校验位数据定义

        “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 校验位等于 所得结果的末 8 位

2.代码分析

1.数据时序图

        用户主机（MCU）发送一次开始信号后，DHT11 从低功耗模式转换到高速模式，待主机开始信号结束 后，DHT11 发送响应信号，送出 40bit 的数据，并触发一次信采集。信号发送如图所示。

         注：主机从 DHT11 读取的温湿度数据总是前一次的测量值，如两次测间隔时间很长，请连续读两次以 第二次获得的值为实时温湿度值。

2.数据传输步骤

​​​        步骤一二三准备步骤即初始化。步骤四发送数据。

步骤一

        DHT11 上电后（DHT11 上电后要等待 1S 以越过不稳定状态在此期间不能发送任何指令），测试环境 温湿度数据，并记录数据，同时 DHT11 的 DATA 数据线由上拉电阻拉高一直保持高电平；此时 DHT11 的 DATA 引脚处于输入状态，时刻检测外部信号。       

 步骤二:

        上图中主机发送信号：

        微处理器的 I/O 设置为输出同时输出低电平，且低电平保持时间不能小于 18ms（最大不得超过 30ms）， 然后微处理器的 I/O 设置为输入状态，由于上拉电阻，微处理器的 I/O 即 DHT11 的 DATA 数据线也随之变 高，等待 DHT11 作出回答信号，发送信号如图所示：

        由此得到代码：

        DHT11_IO_OUT();设置为引脚输出模式的函数，写个函数（简单）或直接宏定义寄存器操作（简洁）；DHT11_IO_IN()同理；

        DHT11_DQ_OUT();即引脚输出高电平，可以用位带操作宏定义一番；DHT11_DQ_IN();同理；

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);     	//主机拉高20~40us
    DHT11_IO_IN();
​}

步骤三:

        DHT11 的 DATA 引脚检测到外部信号有低电平时，等待外部信号低电平结束，延迟后 DHT11 的 DATA 引脚处于输出状态，输出 83 微秒的低电平作为应答信号，紧接着输出 87 微秒的高电平通知外设准备接 收数据，微处理器的 I/O 此时处于输入状态，检测到 I/O 有低电平（DHT11 回应信号）后，等待 87 微秒 的高电平后的数据接收，发送信号如 图所示：

         DHT11输出，主机接收所以配置输入模式。

        由此得到代码：

        两个while循环一个检测低电平一个检测高电平。retry其实就是高低电平时间。

//等待DHT11的回应
//返回1:未检测到DHT11的存在
//返回0:存在
u8 DHT11_Check(void) 	   
{   
	u8 retry=0;
	DHT11_IO_IN();	 
    while (DHT11_DQ_IN&&retry<100)//DHT11会拉低
	{
		retry++;
		delay_us(1);
	};	 
	if(retry>=100)return 1;
	else retry=0;
    while (！DHT11_DQ_IN&&retry<100)//DHT11拉低后会再次拉高
	{
		retry++;
		delay_us(1);
	};
	if(retry>=100)return 1;	    
	return 0;
}

步骤四:

        由 DHT11 的 DATA 引脚输出 40 位数据，微处理器根据 I/O 电平的变化接收 40 位数据，位数据“0” 的格式为： 54 微秒的低电平和 23-27 微秒的高电平，位数据“1”的格式为： 54 微秒的低电平加 68-74 微秒的高电平。位数据“0”、“1”格式信号如图所示

        通过对比得到0，1不同处在于高低电平时间

        所以我们先等度过低电平，高电平到来然后延时40us，此时如果他是低电平，那接收到的数据就是0，如果是高电平那他就是1。

//从DHT11读取一个位
//返回值：1/0
u8 DHT11_Read_Bit(void) 			 
{
 	u8 retry=0;
	while(DHT11_DQ_IN)//等待变为低电平
	while(!DHT11_DQ_IN)//等待成为高电平
	delay_us(40);//等待40us
	if(DHT11_DQ_IN)
        return 1;
	else 
        return 0;		   
}

        根据前文：“一次传送 40 位数据，高位先出。”我们优化代码：

u8 DHT11_Read_Byte(void)
{
    u8 dat1,dat2=0;
    for(data1=0x80;data1!=0;data1>>1)
    {
 
        if(DHT11_Read_Bit())
           data2|=data1;
         else
            data2&=~data1;
 
    }  
    return data2;  
}

步骤五:结束信号

        DHT11 的 DATA 引脚输出 40 位数据后，继续输出低电平 54 微秒后转为输入状态，由于上拉电阻随 之变为高电平。但 DHT11 内部重测环境温湿度数据，并记录数据，等待外部信号的到来。

        根据上文校验位结构：“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 校验位等于 所得结果的末 8 位。

        得出代码：

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++)//读取40位数据
		{
			buf[i]=DHT11_Read_Byte();
		}
		if((buf[0]+buf[1]+buf[2]+buf[3])==buf[4])
		{
			*humi=buf[0];
			*temp=buf[2];
		}
	}else return 1;
	return 0;	    
}

        我们最终顺其自然的得到主函数

int main(void)
{
		u8 temper;  	    
		u8 humi;
		u8 temp;
		delay_init();
		DHT11_Init();
        oled_init();
		while(1)			
		{
			temp = DHT11_Read_Data(&temper,&humi);
			if(temp ==0)
			{
				OLED_ShowNum(10,10,humi,5,16);
                OLED_ShowNum(10,30,temper,5,16);
			}
					
		};
}