深入探讨DHT11传感器的时序理论【模块系列】

基本参数

简介：DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术,确保产品具有可靠性与卓越的长期稳定性,成本低、相对湿度和温度测量、快响应、抗干扰能力强、信号传输距离长、数字信号输出、精确校准。传感器包括一个电容式感湿元件和一个NTC 测温元件。

下面是网上常见的DHT11形状和引脚介绍，一般商家制作成模块时只会引出三个引脚，NC脚不引出，并且在模块上已经会有DATA引脚的上拉电阻和电源指示灯了，不过没有防反接保护，所以说接线时一定要注意。

时序介绍

主要的三大块时序：DHT11触发采集时序，DHT11高电平时序，DHT11低电平时序

文字流程：

读取DHT11数据的文字流程，使用STM32作为主机：

1. 主机将DHT11数据引脚拉为低电平，持续至少18ms。
2. 主机将DHT11数据引脚拉为高电平，持续20~40us，等待DHT11响应。
3. 如果DHT11存在，则会有80us的响应信号，此时数据引脚会被拉为低电平，否则数据引脚始终为高电平。
4. 接下来控制权转移给DHT11，DHT11会继续把数据引脚拉高80us，然后开始返回数据。
5. 首先，DHT11会拉低数据引脚50us，表示开始传输数据位。
6. 接下来便是DHT11发送数据位，数据位的高低电平取决于数据位拉高的时间：如果数据位高电平的时间为26us~28us，则代表数据位是低电平 ‘0’；如果数据位高电平的时间为70us，则代表数据位是高电平 ‘1’。

数据结构：

  40位数据=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

DHT.C

#include "main.h"
#include "DHT11.h"
//控制接口
#define DHT11_DataPinx 	GPIO_PIN_1
#define DHT11_DataGPIOx GPIOA
#define DHT11_DataH() HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_SET)
#define DHT11_DataL() HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET)
#define DHT11_DataR() HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_1)

#define DHT11_5NOP(); __NOP;__NOP;__NOP;__NOP;__NOP;

//数据存放数组
unsigned char DHT11_DATA[5];

//DHT11毫秒延时
//参数1： Xms延时
void DHT11_DelayMs(int ms)
{
	HAL_Delay(ms);
}
//DHT11的10微秒延时
void DHT11_Delay10Us()
{
	for(char i=100;i>0;i--)
	{
		DHT11_5NOP();
	}
}

//DHT11数据引脚设置为输入模式
void DHT11_DataSetIn()
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    GPIO_InitStruct.Pin = DHT11_DataPinx;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
	GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    HAL_GPIO_Init(DHT11_DataGPIOx, &GPIO_InitStruct);
}
//DHT11数据引脚设置为输出模式
void DHT11_DataSetOut()
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_1;
	GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
	GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
	GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    HAL_GPIO_Init(DHT11_DataGPIOx, &GPIO_InitStruct);
}

//判断数据位
//返回值：
char DHT11_IfBit()
{
	char Start;
	char StartNum=0;
	do{
		DHT11_Delay10Us();
		Start=HAL_GPIO_ReadPin(DHT11_DataGPIOx,DHT11_DataPinx);
		StartNum++;
	}while(Start);
	//电平判断
	if(StartNum<5)
	{
		Start=0;
	}
	else
	{
		Start=1;
	}
	return Start;
}

//等待收集数据
void DHT11_ReadData()
{
	char Start;
	DHT11_Init();
	DHT11_DataSetIn();
	//拉高判断
	do{
		Start=HAL_GPIO_ReadPin(DHT11_DataGPIOx,DHT11_DataPinx);
	}while(!Start);
	//拉低判断
	do{
		Start=HAL_GPIO_ReadPin(DHT11_DataGPIOx,DHT11_DataPinx);
	}while(Start);
	//拉高判断
	do{
		Start=HAL_GPIO_ReadPin(DHT11_DataGPIOx,DHT11_DataPinx);
	}while(!Start);
	//第一个数据开始传输
	//数组索引0~4
	for(char i=0;i<5;i++)
	{
		for(char a=0;a<8;a++)
		{
			Start=DHT11_IfBit();
			DHT11_DATA[i]=DHT11_DATA[i]|Start;
			//拉高判断
			do{
				Start=HAL_GPIO_ReadPin(DHT11_DataGPIOx,DHT11_DataPinx);
			}while(!Start);
			if(a>=7) break;
			DHT11_DATA[i]=DHT11_DATA[i]<<1;
		}
	}
	//设置为输出模式
	DHT11_DataSetOut();
}

//DHT11初始化
//返回值： 0.有响应  1.无响应
char DHT11_Init(void)
{
	char Start=1;
	//主机拉低至少20ms
	DHT11_DataL();
	DHT11_DelayMs(20);
	//主机拉高至少20us-40us
	DHT11_DataH();
	DHT11_Delay10Us();
	DHT11_Delay10Us();
	DHT11_Delay10Us();
	//设置为输入模式
	DHT11_DataSetIn();
	Start=HAL_GPIO_ReadPin(DHT11_DataGPIOx,DHT11_DataPinx);
	//设置为输出模式
	DHT11_DataSetOut();
	return Start;
}

//DHT11获取数据
//参数： 0：返回湿度  1：返回温度
float DHT11_GetData(char Mode)
{
	float ReData;
	switch(Mode)
	{
		case 0:
			ReData=DHT11_DATA[0]+DHT11_DATA[1]/255.0f;
		break;
		case 1:
			ReData=DHT11_DATA[2]+DHT11_DATA[3]/255.0f;
		break;
	}
	return ReData;
}

DHT11.H

#ifndef __DHT11_H__
#define __DHT11_H__

char DHT11_Init(void);
void DHT11_ReadData(void);
float DHT11_GetData(char Mode);

#endif