STM32和DHT11使用显示温湿度度（代码理解）+单总线协议

基于STM32CT，利用DHT11采集温湿度数据，在OLED上显示。一定要阅读DHT11数据手册。

1、 DHT11温湿度传感器

引脚说明

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

硬件电路

微处理器与DHT11的连接典型应用电路如上图所示，DATA上拉后与微处理器的I/O端口相连。
1.典型应用电路中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。

以上硬件部分来自于DHT11数据手册，为方便硬件部分DATA直接接STM32的IO口。
硬件部分接好线之后，需要知道单片机和 DHT11如何通信，即将数据传给单片机显示在OLED上。

2、单总线协议

DHT11与单片机之间通过简化的单总线协议通信。

  • 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。
  • 设备（主机或从机）通过一个漏极开路或三态端口连至该数据线，以允许设备在不发送数据时能够释放总线，而让其它设备使用总线；
  • 单总线通常要求外接一个约 4.7kΩ 的上拉电阻，这样，当总线闲置时，其状态为高电平。由于它们是主从j结构，只有主机呼叫从机时，从机才能应答，因此主机访问器件都必须严格遵循单总线序列，如果出现序列混乱，器件将不响应主机。

重点理解下图的时序图就明白具体什么样，后续的代码也是基于这个图编写的协议。
在这里插入图片描述
上下两张图相同
在这里插入图片描述
过程分为主机(stm32)发送起始信号-从机(DHT11)发送响应信号-从机发送数据-从机发送结束信号

  • DHT11上电后，一直采集数据，DATA数据线由上拉电阻拉高(或者单片机IO口设置为高电平)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。
  • 主机起始信号：单片机IO口为输出模式，输出低电平并保持一段时间，然后再回高电平也就是释放总线,另外IO口转为开漏输入模式。
  • 从机响应信号：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后，输出 一段时间的低电平作为应答信号，紧接着输出一段时间的高电平（也就是释放总线）通知单片机准备接收数据。
  • 输出40位数据: 湿度高8位 ：湿度低8位： 温度高8位 ： 温度低8位 ： 校验位
    校验位 =湿度高8位 + 湿度低8位 +温度高8位 + 温度低8位 ,不正确则放弃重新接收数据。
    输出数据时：，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。
  • 结束信号：数据输出完后，继续输出持续时间的低电平后转为输入状态，由于释放总线随之变为高电平。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。

该表来自DHT11数据手册，说明了起始信号、响应信号、发送数据0/1、结束信号中高低电平的持续时间，编写代码时也要参照这着表格和上面的时序图编写。
在这里插入图片描述

3、DHT11代码

DHT11.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"#define  DHT11_IO   GPIOB
#define  DHT11_Pin  GPIO_Pin_12
#define  DHT11_RCC  RCC_APB2Periph_GPIOB//设置IO输出
void DHT11_MOSI_Init(void)
{RCC_APB2PeriphClockCmd(DHT11_RCC,ENABLE);GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=DHT11_Pin;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(DHT11_IO,&GPIO_InitStruct);GPIO_SetBits(DHT11_IO,DHT11_Pin);}//设置IO为输入
void DHT11_MISO_Init(void)
{RCC_APB2PeriphClockCmd(DHT11_RCC,ENABLE);GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;//浮空输入，引脚电平来自外界GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN_FLOATING; GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=DHT11_Pin;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(DHT11_IO,&GPIO_InitStruct);}//单总线通信 开始
void DHT11_Start(void)
{DHT11_MOSI_Init();  //highGPIO_ResetBits(DHT11_IO,DHT11_Pin);//low 主机拉低总线18-30ms，然后释放Delay_ms(25);GPIO_SetBits(DHT11_IO,DHT11_Pin);  //high  释放Delay_us(13);  //保持高电平，等待从机响应     根据数据手册设置的主机释放总线的时间DHT11_MISO_Init();  //io为输入 等待从机}// 接收数据，高位先行
uint8_t DHT11_ReceiveByte(void)
{uint8_t Byte=0x00;for(int i=0;i<8;i++){//数据0：54us低电平+23-27高电平  数据1：54us低电平+68-74高电平while(GPIO_ReadInputDataBit(DHT11_IO,DHT11_Pin)==0);//等待低电平时间过去Delay_us(40);  //高电平持续时间超过40 说明数据为1if(GPIO_ReadInputDataBit(DHT11_IO,DHT11_Pin)==1)  //读到为1，说明为高电平{ Byte|=(0x80>>i); //将数据位写入 Byte 中，从高位到低位  高位先行while(GPIO_ReadInputDataBit(DHT11_IO,DHT11_Pin)==1);//等待高电平结束}}return Byte;}
//接收数据
//该函数每次读出的温湿度数值是上一次读取测量的结果 
char DHT11_GetData(uint8_t *Humi,uint8_t* Temp)
{char Mark='+'; //温度 零下还是零上uint8_t Humi_H,Humi_L,Temp_H,Temp_L,Check; //温湿度高低位、校验位DHT11_Start();//通信if(GPIO_ReadInputDataBit(DHT11_IO,DHT11_Pin)==0){while(GPIO_ReadInputDataBit(DHT11_IO,DHT11_Pin)==0);  //DHT11响应完毕while(GPIO_ReadInputDataBit(DHT11_IO,DHT11_Pin)==1);  // 准备接收高电平之后的数据//湿度高8位    湿度低8位   温度高8位     温度低8位      校验位  传感器输出40位数据Humi_H=DHT11_ReceiveByte();                   Humi_L=DHT11_ReceiveByte();//等于0Temp_H=DHT11_ReceiveByte();Temp_L=DHT11_ReceiveByte();//温度低8位中的Bit8为1则表示负温度，否则为正温度,后7位为小数部分Check=DHT11_ReceiveByte();if(Humi_H+Humi_L+Temp_H+Temp_L==Check) //校验{*Humi=Humi_H; //传送数据*Temp=Temp_H;//小数部分不做处理//如果温度的低8位的最高位为1，表示温度为负数if((Temp_L&0x80)==0x80){Mark='-';}}//DHT11继续输出低电平54微秒后转为输入状态，释放总线变为高电平。while(GPIO_ReadInputDataBit(DHT11_IO,DHT11_Pin)==0);GPIO_SetBits(DHT11_IO,DHT11_Pin); //释放总线}return Mark;
}
//获取实时温湿度
//连续获取两次数据，DHT11模块会在上一次结束信号时重测温湿度数据
char DHT11_GetRealData(uint8_t *Humi,uint8_t* Temp)
{char Mark='+';DHT11_GetData(Humi,Temp);Delay_ms(1000);Delay_ms(1000);Delay_ms(100);          //数据手册规定读取传感器数据大于2sMark=DHT11_GetData(Humi,Temp);return Mark;}

DHT11.h

#ifndef __DTH11_H
#define __DTH11_H//上电后等待1秒才调用函数
char DHT11_GetData(uint8_t *Humi,uint8_t* Temp);
char DHT11_GetRealData(uint8_t *Humi,uint8_t* Temp);//实时温湿度
void DHT11_Start(void);
#endif

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "DTH11.H"uint8_t Humi,Temp;
int main(void)
{OLED_Init();DHT11_Start();OLED_ShowString(1, 1, "Humi:");OLED_ShowString(2, 1, "Temp:");Delay_ms(1000);while (1){DHT11_GetData(&Humi,&Temp);DHT11_GetRealData(&Humi,&Temp);OLED_ShowNum(1,6,Humi,2);OLED_ShowNum(2,6,Temp,2);}
}

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