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树莓派应用：详解DHT11温湿度传感器工作原理及使用方法

DHT11温湿度传感器（配合树莓派使用）

传感器基本介绍以及参数

基本介绍以及接口

DHT11是一种数字温湿度传感器，可以测量周围环境的温度和相对湿度。该传感器使用单个数字信号线与微控制器通信，具有较高的可靠性和稳定性。它适用于许多应用领域，如气象观测、室内环境监测、工业控制等。

DHT11传感器使用的基本原理是通过感应元件测量周围环境的温度和湿度，并将这些值转换成数字信号。该传感器包括一个感应元件和一个数字信号处理芯片，具有较高的抗干扰性和稳定性。在测量时，传感器通过单个数字信号线向微控制器发送数据，包括温度和湿度值，以及校验和等信息。

DHT11传感器的优点是价格低廉，使用方便，同时具有较高的精度和稳定性。

图片1

需要注意的是，上图所购买的DHT11传感器是自带电阻的，如果买的是没有电阻的传感器（如下图所示），就需要在DHT11传感器的信号线（DATA）上，需要加入一个4.7K ~ 10K欧姆的上拉电阻。这个电阻的作用是将传感器的信号线拉高，以确保在没有数据传输时，信号线的电平为高电平。如果不加上拉电阻，传感器的信号线可能会漂移，导致数据传输错误。（注：3号NC引脚悬空即可，什么都不接）

图片1

工作过程（大概理解即可，后面配合程序可以更好理解）

DHT11传感器的工作过程可以分为三个阶段：启动、数据传输和结束。

  1. 启动阶段

当微控制器需要获取DHT11传感器的温湿度数据时，它会向传感器发送一个启动信号。启动信号包括一个低电平信号，持续时间至少18毫秒，然后再发送一个高电平信号，持续时间为20至40微秒。这个过程称为启动阶段，目的是唤醒传感器，并准备开始数据传输。

  1. 数据传输阶段

在启动阶段结束后，DHT11传感器会向微控制器发送40位的数据，其中包括16位的湿度数据、16位的温度数据和8位的校验和。每一位数据都是通过连续的50微秒的高电平或低电平来表示的。

具体地说，湿度和温度数据的高位先传输，低位后传输，每一位数据的高电平时间表示"1"，低电平时间表示"0"，数据总共需要传输40位。

传输数据过程中，如果传输的数据出现错误，传感器会重新发送数据，直到正确接收为止。在传输完成后，微控制器会对数据进行校验和验证，确保数据的准确性。

  1. 结束阶段

当数据传输完成后，传感器会将信号线拉高，以结束本次数据传输。此时，微控制器可以继续发送启动信号，以获取传感器的下一次温湿度数据。

总体来说，DHT11传感器通过感应元件和数字信号处理芯片测量温湿度，然后将数据转换成数字信号传输给微控制器。它的工作过程比较简单，但需要注意一些细节，如启动信号的发送、数据传输的顺序和校验和的验证等。

一张图概括：

树莓派上使用Python编程读取传感器数据

DHT11和树莓派的连接

关于树莓派的基本介绍和环境搭建，可以看上一篇： https://blog.csdn.net/HeX_Maker/article/details/130050637

树莓派上的各个引脚和接口非常简单，看下面两张图就够了：

图片1
图片1

我在树莓派上同时连接了三个DHT11传感器，分别用的17 22 27三个GPIO口

Python编程

代码

树莓派中的Python代码如下：

import RPi.GPIO as GPIO
import time

import serial

ser = serial.Serial("/dev/ttyAMA0",9600)

def delayMicrosecond(t):   
    start,end=0,0           
    start=time.time()      
    t=(t-3)/1000000     
    while end-start<t:  
        end=time.time()     

tmp0=[]      # Used to store the read data
tmp1=[]
tmp2=[]

data0 = 17   # DHT11 BCM
data1 = 27
data2 = 22
 
a,b=0,0

def DHT11_0():
    GPIO.setup(data0, GPIO.OUT)  # GPIO OUTPUT
    
    GPIO.output(data0,GPIO.HIGH) 
    
    delayMicrosecond(10*1000)   # delay 10ms
    GPIO.output(data0,GPIO.LOW)  
    
    delayMicrosecond(25*1000)   # delay 25ms    
    GPIO.output(data0,GPIO.HIGH) 
    
    GPIO.setup(data0, GPIO.IN) # GPIO INPUT
    
  
    a=time.time()           # Recording cycle start time
    while GPIO.input(data0): 
        b=time.time()       # time the record ended 
        if (b-a)>0.1:       #Determine whether the cycle time exceeds 0.1 seconds to avoid the program from entering an infinite loop and getting stuck 
            break           
        
    a=time.time()
    while GPIO.input(data0)==0:  
        b=time.time()
        if (b-a)>0.1:
            break
                
    a=time.time()
    while GPIO.input(data0): 
        b=time.time()
        if (b-a)>=0.1:
            break   
            
    for i in range(40):         
        a=time.time()
        while GPIO.input(data0)==0:  
            b=time.time()
            if (b-a)>0.1:
                break
                       
        delayMicrosecond(28)    # delay 28 microseconds
            
        if GPIO.input(data0):    # After more than 28 microseconds, it is judged whether it is still at a high level
            tmp0.append(1)       # Record the received bit as 1
                
            a=time.time()
            while GPIO.input(data0): # Loop until the input is low
                b=time.time()
                if (b-a)>0.1:
                    break
        else:
            tmp0.append(0)       # Record the received bit as 0
def DHT11_1():
    GPIO.setup(data1, GPIO.OUT)  
    
    GPIO.output(data1,GPIO.HIGH) 
    
    delayMicrosecond(10*1000)  
    GPIO.output(data1,GPIO.LOW)  
    
    delayMicrosecond(25*1000)        
    GPIO.output(data1,GPIO.HIGH) 
    
    GPIO.setup(data1, GPIO.IN) 
    
  
    a=time.time()           
    while GPIO.input(data1):
        b=time.time()       
        if (b-a)>0.1:       
            break           
        
    a=time.time()
    while GPIO.input(data1)==0:  
        b=time.time()
        if (b-a)>0.1:
            break
                
    a=time.time()
    while GPIO.input(data1): 
        b=time.time()
        if (b-a)>=0.1:
            break   
            
    for i in range(40):        
        a=time.time()
        while GPIO.input(data1)==0:  
            b=time.time()
            if (b-a)>0.1:
                break
                       
        delayMicrosecond(28)    
            
        if GPIO.input(data1):    
            tmp1.append(1)       
                
            a=time.time()
            while GPIO.input(data1): 
                b=time.time()
                if (b-a)>0.1:
                    break
        else:
            tmp1.append(0)      
            

def DHT11_2():
    GPIO.setup(data2, GPIO.OUT)  
    
    GPIO.output(data2,GPIO.HIGH) 
    
    delayMicrosecond(10*1000)   
    GPIO.output(data2,GPIO.LOW)  
    
    delayMicrosecond(25*1000)        
    GPIO.output(data2,GPIO.HIGH) 
    
    GPIO.setup(data2, GPIO.IN) 
    
  
    a=time.time()          
    while GPIO.input(data2): 
        b=time.time()       
        if (b-a)>0.1:       
            break          
        
    a=time.time()
    while GPIO.input(data2)==0: 
        b=time.time()
        if (b-a)>0.1:
            break
                
    a=time.time()
    while GPIO.input(data2): 
        b=time.time()
        if (b-a)>=0.1:
            break   
            
    for i in range(40):        
        a=time.time()
        while GPIO.input(data2)==0:  
            b=time.time()
            if (b-a)>0.1:
                break
                       
        delayMicrosecond(28)    
            
        if GPIO.input(data2):    
            tmp2.append(1)       
                
            a=time.time()
            while GPIO.input(data2): 
                b=time.time()
                if (b-a)>0.1:
                    break
        else:
            tmp2.append(0)       
  
  
            
while True:
    GPIO.setmode(GPIO.BCM)      
    GPIO.setwarnings(False)
    del tmp0[0:]                 #delete list
    del tmp1[0:] 
    del tmp2[0:] 
    time.sleep(1)               # Delay 1 second
    
    DHT11_0()
    DHT11_1()
    DHT11_2()
    
  
    humidity0_bit=tmp0[0:8]       # Delimited list, bits 0 to 7 are humidity integer data
    humidity0_point_bit=tmp0[8:16]# Humidity Decimals
    temperature0_bit=tmp0[16:24]  # Integer temperature
    temperature0_point_bit=tmp0[24:32]    # temperature decimal
    check0_bit=tmp0[32:40]        # check data
    
    humidity1_bit=tmp1[0:8]       
    humidity1_point_bit=tmp1[8:16]
    temperature1_bit=tmp1[16:24]  
    temperature1_point_bit=tmp1[24:32]    
    check1_bit=tmp1[32:40]       
    
    humidity2_bit=tmp2[0:8]       
    humidity2_point_bit=tmp2[8:16]
    temperature2_bit=tmp2[16:24]  
    temperature2_point_bit=tmp2[24:32]  
    check2_bit=tmp2[32:40]       
 
    humidity0_int=0
    humidity0_point=0
    temperature0_int=0
    temperature0_point=0
    
    humidity1_int=0
    humidity1_point=0
    temperature1_int=0
    temperature1_point=0
    
    humidity2_int=0
    humidity2_point=0
    temperature2_int=0
    temperature2_point=0
    
    
    check0=0
    check1=0
    check2=0
 
    for i in range(8):          # convert binary to decimal
        humidity0_int+=humidity0_bit[i]*2**(7-i)
        humidity1_int+=humidity1_bit[i]*2**(7-i)
        humidity2_int+=humidity2_bit[i]*2**(7-i)
        
        humidity0_point+=humidity0_point_bit[i]*2**(7-i)
        humidity1_point+=humidity1_point_bit[i]*2**(7-i)
        humidity2_point+=humidity2_point_bit[i]*2**(7-i)
        
        temperature0_int+=temperature0_bit[i]*2**(7-i)
        temperature1_int+=temperature1_bit[i]*2**(7-i)
        temperature2_int+=temperature2_bit[i]*2**(7-i)
                
        temperature0_point+=temperature0_point_bit[i]*2**(7-i)
        temperature1_point+=temperature1_point_bit[i]*2**(7-i)
        temperature2_point+=temperature2_point_bit[i]*2**(7-i)
        
        check0+=check0_bit[i]*2**(7-i)
        check1+=check1_bit[i]*2**(7-i)
        check2+=check2_bit[i]*2**(7-i)
  
    humidity0=humidity0_int+humidity0_point/10
    temperature0=temperature0_int+temperature0_point/10
    
    humidity1=humidity1_int+humidity1_point/10
    temperature1=temperature1_int+temperature1_point/10
    
    humidity2=humidity2_int+humidity2_point/10
    temperature2=temperature2_int+temperature2_point/10    
  
    check0_tmp0=humidity0_int+humidity0_point+temperature0_int+temperature0_point
    check1_tmp1=humidity1_int+humidity1_point+temperature1_int+temperature1_point
    check2_tmp2=humidity2_int+humidity2_point+temperature2_int+temperature2_point
    
  
    if check0==check0_tmp0 and temperature0!=0 and temperature0!=0 and check1==check1_tmp1 and temperature1!=0 and temperature1!=0 and check2==check2_tmp2 and temperature2!=0 and temperature2!=0 :  # Determine if the data is normal
        print("Temperature0 is ", temperature0,"C\nHumidity0 is ",humidity0,"%")# Print the temperature and humidity data
        print("Temperature1 is ", temperature1,"C\nHumidity1 is ",humidity1,"%")
        print("Temperature2 is ", temperature2,"C\nHumidity2 is ",humidity2,"%")
        
        #ser.write(temperature0_int)
        temperature00 = str(temperature0)
        humidity00 = str(humidity0)
        #th00 = temperature00 + ";" + humidity00
        #ser.write(th00.encode())
        #ser.write(temperature00.encode())
        
        temperature11 = str(temperature1)
        humidity11 = str(humidity1)
        #th11 = temperature11 + ";" + humidity11
        #ser.write(th11.encode())
                
        temperature22 = str(temperature2)
        humidity22 = str(humidity2)
        th = temperature00 + ";" + humidity00 + ";" + temperature11 + ";" + humidity11 + ";" + temperature22 + ";" + humidity22
        ser.write(th.encode())
        
    else:
        print("error")
  
    time.sleep(1)
    GPIO.cleanup()

结果

运行结果如下图所示：

图片1

大功告成！

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