STM32-HAL库驱动DHT11温湿度传感器 --2024.9.28

发布于:2025-03-15 ⋅ 阅读:(14) ⋅ 点赞:(0)

目录

一、教程简介

二、驱动原理讲解

        (一)通信4步骤

        (二)传感器数据解析

三、CubeMX生成底层代码

        (一)基础配置

        (二)配置DHT11的驱动引脚

        (三)配置串口

四、Keil中编写代码

        (一)dht11.c 代码

        (二)dht11.h 代码

        (三)main.c 中调用

五、效果展示


一、教程简介

        DHT11是单片机开发常用的一个温湿度传感器,采用单总线通信,优点是单片机和传感器的连接只需要一根数据线,缺点则是对通信时序的要求较高。

        本教程用通俗易懂的语言和详细的操作过程截图,为开发者清除DHT11这只拦路虎,本教程还提供可以快速使用DHT11的驱动代码,只要跟着本教程操作,都可以正确读取到温湿度信息。

二、驱动原理讲解

        DHT11采用的是单总线的通信方式,系统中数据的交换、控制均由单总线完成。(注意:DHT11的数据引脚需要一个4.7K的上拉电阻,若使用的传感器是不带PCB的那种,请自己外加上拉电阻)。

   (一)通信4步骤

        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:

        微处理器的I/0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/0设置为输入状态,由于上拉电阻,微处理器的I/0即DHT11的DATA数据线也随之变高,等待DHT11作出回答信号。发送信号如下图所示:

        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/0此时处于输入状态,检测到I/0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5所示:

         步骤四:

         由DHT11的DATA引脚输出40位数据,微处理器根据I/0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6所示:

        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。

   (二)传感器数据解析

        传感器发送的40位数据分为5个部分,分别是:湿度高8位、湿度低8位、温度高8位、温度低8位、校验位。下面举例分析:

        示例一:接收到的40位数据为

0011 0101 0000 0000 0001 1000 0000 0100 0101 0001
湿度高8位 湿度低8位 温度高8位 温度低8位 校验位

        计算:                                                                                                                                        

        00110101 + 00000000 + 00011000 + 00000100 = 01010001                                                   

        校验正确,接收数据正确。                                                                                                        

        湿度:00110101(整数) = 0x35 = 53%   ,湿度小数为0。                                                         

                   所以湿度为: 53%                                                                                                          

        温度:00011000(整数) = 0x18 = 24 度  ,00000100(小数) = 0x04 = 0.4度                              

                   所以温度为:24 + 0.4 = 24.4 摄氏度                                                                              

三、CubeMX生成底层代码

(一)基础配置

        1、配置Debug

        2、配置外部高速晶振

        3、 配置时钟

(二)配置DHT11的驱动引脚

        将任意一个引脚配置为:输出模式、内部上拉、高速模式、重命名为DHT11

(三)配置串口

(四)生成工程文件

四、Keil中编写代码

(一)获取源码

      1、 请添加威信:able078  

       2、 发送信息:获取DHT11驱动

        我投入了大量时间与精力开发这款驱动,为了能继续提供更优质的驱动资源,获取驱动文件需要付费。

        请相信,免费的未必是最经济的选择,而投资于高质量的资源,往往能带来超乎预期的回报。本驱动有着极高的易用性和兼容性,只需遵循简明教程,几乎可在10分钟内移植成功。可为您节省大量的开发时间。

(二)驱动移植

1、解压完获取到的压缩包后,打开驱动文件,可以看到下面两个驱动文件。

2、打开CubeMX生成的工程文件夹,打开Core文件夹,将dht11.c复制到Src文件夹中,将dht11.h文件复制到Inc文件夹中。如下图所示:

2、将CubeMX生成的工程在Keil5中打开,按照下图操作:

 

 (三)接口调用

       注意: 在main.c中需要包含dht11.h、stdio.h两个头文件,声明两个浮点变量和一个串口发送缓冲数组。使用的时候不需要初始化,直接放while里面循环读取就可,但必须要加上延时 。       

 1、在合适位置定义数据变量

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */
float Temp = 0.0;    //温度数据
float Humi = 0.0;    //湿度数据
char  DHT11_TX[40];  //串口发送缓存(看工程实际需求,需要的再定义)
/* USER CODE END PM */

2、在while(1)中调用驱动函数

 /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
		HAL_Delay(2000);
		DHT11_READ_DATA(&Temp,&Humi);
		sprintf(DHT11_TX,"温度:%0.1f 度	湿度:%0.1f %%\r\n",Temp,Humi);
		HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t*)DHT11_TX,40,200);
    /* USER CODE END WHILE */

3、下面是完整main.c的参考代码 (可以不看)

/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file           : main.c
  * @brief          : Main program body
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * Copyright (c) 2023 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.
  *
  * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
  * in the root directory of this software component.
  * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "dht11.h"
#include "stdio.h"
/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */

/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */

/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */
float Temp = 0.0;    //温度数据
float Humi = 0.0;    //湿度数据
char  DHT11_TX[40];  //串口发送缓存(看工程实际需求,需要的再定义)
/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PV */

/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */

/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */

/* USER CODE END 0 */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */

  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
		HAL_Delay(2000);
		DHT11_READ_DATA(&Temp,&Humi);
		sprintf(DHT11_TX,"温度:%0.1f 度	湿度:%0.1f %%\r\n",Temp,Humi);
		HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t*)DHT11_TX,40,200);
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

  /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
  * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;
  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

/* USER CODE BEGIN 4 */

/* USER CODE END 4 */

/**
  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
  * @retval None
  */
void Error_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
  /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
  __disable_irq();
  while (1)
  {
  }
  /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}

#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *         where the assert_param error has occurred.
  * @param  file: pointer to the source file name
  * @param  line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
     ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
  /* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

五、效果展示


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