STM32 + DHT11 温湿度传感器详解

DHT11 是一款常用的数字式温湿度传感器，由电阻式感湿元件和 NTC 测温元件组成。它能够将环境中的温度和湿度转换为数字信号输出，具有成本低、使用方便等优点，广泛应用于智能家居、气象监测等领域。

duierrorshuobu

1840人浏览 · 2025-03-07 00:09:56

duierrorshuobu · 2025-03-07 00:09:56 发布

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一、DHT11 温湿度传感器概述

1. 主要特性

单总线通信：采用单总线协议与微控制器进行通信，仅需一根数据线即可完成数据传输。
测量范围：湿度测量范围为 20 - 90%RH，温度测量范围为 0 - 50°C。
精度：湿度测量精度为 ±5%RH，温度测量精度为 ±2°C。
数据输出：输出 40 位数据，其中包括 8 位湿度整数部分、8 位湿度小数部分、8 位温度整数部分、8 位温度小数部分和 8 位校验和。

2. 引脚说明

VCC：电源引脚，接 3 - 5.5V 电源。
DATA：数据引脚，用于与微控制器进行数据通信。
GND：接地引脚。

二、STM32 与 DHT11 的硬件连接

将 DHT11 与 STM32 进行连接时，需要注意以下几点：

电源连接：将 DHT11 的 VCC 引脚连接到 STM32 的 3.3V 或 5V 电源引脚，GND 引脚连接到 STM32 的地引脚。
数据连接：将 DHT11 的 DATA 引脚连接到 STM32 的一个 GPIO 引脚，这里假设连接到 PA0 引脚。
上拉电阻：在 DATA 引脚和 VCC 引脚之间连接一个 4.7K - 10K 的上拉电阻，确保数据传输的稳定性。

三、DHT11 通信协议

DHT11 采用单总线通信协议，通信过程分为以下几个步骤：

1. 起始信号

STM32 向 DHT11 发送一个至少 18ms 的低电平信号，然后拉高 20 - 40μs，通知 DHT11 准备发送数据。

2. 响应信号

DHT11 接收到起始信号后，会拉低总线 80μs 作为响应信号，然后拉高 80μs 表示准备发送数据。

3. 数据传输

DHT11 依次发送 40 位数据，每位数据以 50μs 的低电平开始，高电平的持续时间决定了数据是 0 还是 1。如果高电平持续时间为 26 - 28μs，则表示数据 0；如果高电平持续时间为 70μs，则表示数据 1。

4. 校验和

最后 8 位为校验和，用于验证数据的准确性。校验和等于湿度整数部分、湿度小数部分、温度整数部分和温度小数部分的和的低 8 位。

四、STM32 代码实现

1. 初始化 GPIO 引脚

#include "stm32f10x.h"

// 初始化 PA0 引脚
void DHT11_GPIO_Init(void) {
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
}

2. 发送起始信号

// 发送起始信号
void DHT11_Start(void) {
    GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);
    Delay_ms(20);  // 确保 DHT11 处于稳定状态
    GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);
    Delay_ms(20);  // 至少 18ms 低电平
    GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);
    Delay_us(30);  // 20 - 40μs 高电平
}

3. 等待响应信号

// 等待 DHT11 响应信号
uint8_t DHT11_Wait_Response(void) {
    uint8_t retry = 0;

    // 等待 DHT11 拉低总线
    while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_0) && retry < 100) {
        retry++;
        Delay_us(1);
    }
    if (retry >= 100) return 1;  // 响应超时
    else retry = 0;

    // 等待 DHT11 拉高总线
    while (!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_0) && retry < 100) {
        retry++;
        Delay_us(1);
    }
    if (retry >= 100) return 1;  // 响应超时

    return 0;
}

4. 读取一位数据

// 读取一位数据
uint8_t DHT11_Read_Bit(void) {
    uint8_t retry = 0;

    // 等待低电平结束
    while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_0) && retry < 100) {
        retry++;
        Delay_us(1);
    }
    retry = 0;

    // 等待高电平
    while (!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_0) && retry < 100) {
        retry++;
        Delay_us(1);
    }
    Delay_us(40);  // 等待 40μs 判断数据位

    if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_0)) return 1;
    else return 0;
}

5. 读取一个字节数据

// 读取一个字节数据
uint8_t DHT11_Read_Byte(void) {
    uint8_t i, dat = 0;
    for (i = 0; i < 8; i++) {
        dat <<= 1;
        dat |= DHT11_Read_Bit();
    }
    return dat;
}

6. 读取温湿度数据

// 读取温湿度数据
uint8_t DHT11_Read_Data(uint8_t *humi_int, uint8_t *humi_dec, uint8_t *temp_int, uint8_t *temp_dec) {
    uint8_t buf[5];
    uint8_t i;

    DHT11_Start();
    if (DHT11_Wait_Response()) return 1;  // 响应失败

    for (i = 0; i < 5; i++) {
        buf[i] = DHT11_Read_Byte();
    }

    // 校验和验证
    if ((buf[0] + buf[1] + buf[2] + buf[3]) == buf[4]) {
        *humi_int = buf[0];
        *humi_dec = buf[1];
        *temp_int = buf[2];
        *temp_dec = buf[3];
        return 0;  // 读取成功
    } else {
        return 1;  // 校验和错误
    }
}

7. 主函数

int main(void) {
    uint8_t humi_int, humi_dec, temp_int, temp_dec;
    DHT11_GPIO_Init();

    while (1) {
        if (!DHT11_Read_Data(&humi_int, &humi_dec, &temp_int, &temp_dec)) {
            // 数据读取成功，可进行后续处理
            // 例如通过串口打印数据
            printf("Humidity: %d.%d%%, Temperature: %d.%d°C\n", humi_int, humi_dec, temp_int, temp_dec);
        }
        Delay_ms(2000);  // 每 2 秒读取一次数据
    }
}