DHT11和DHT21是學(xué)習(xí)單總線通信中常見的傳感器,在畢業(yè)設(shè)計中也常常用來測量環(huán)境的溫濕度數(shù)據(jù)。
下面對DHT11和DHT21進(jìn)行簡單的對比:
DHT11:
測量范圍:20-90% RH 0-50℃
測濕精度:±5% RH
測溫精度:±2℃
分辨力:1
DHT11引腳說明(正面觀看,左邊的為1腳):
DHT21(AM2301):
測量范圍:0-99.9% RH -40~+80℃
測濕精度:±3% RH
測溫精度:±0.5℃
分辨力:0.1%RH/0.1℃
典型應(yīng)用電路:
說明:
(1)、DHT11和DHT21供電范圍都是3V~5.5V,對于STM32單片機(jī),我們VDD引腳接3.3V即可;
(2)、DHT11的手冊中說,SDA數(shù)據(jù)引腳接線長度短于20米時,用5K上拉電阻。大于20米時根據(jù)實(shí)際情況使用合適的上拉電阻;
(3)、DHT11上電后,需要等待1s以越過不穩(wěn)定狀態(tài),在此期間無需發(fā)現(xiàn)任何指令;本人嘗試上電即讀取,返回溫濕度值都為0,1S以后溫濕度值即可恢復(fù)正常;
(4)、電源引腳(VDD,GND)之間可增加一個100nF的電容,用以去耦濾波。
DHT11和DHT21的時序相同,下面以DHT11的時序圖為例進(jìn)行分析:
注意:DHT11和DHT21的主線拉低的時間不同,DHT11主機(jī)(MCU)至少拉低18ms,DHT21主機(jī)(MCU)至少拉低500us,為了程序上兼容,我們一般將總線拉低25ms,這樣DHT11和DHT21的驅(qū)動程序就可以兼容了。
DHT11總線驅(qū)動過程:
1、MCU發(fā)送開始起始信號
總線空閑狀態(tài)為高電平,主機(jī)把總線拉低等待DHT11響應(yīng);
與MCU相連的SDA數(shù)據(jù)引腳置為輸出模式;
主機(jī)把總線拉低至少18毫秒,然后拉高20-40us等待DHT返回響應(yīng)信號;
2、讀取DHT11響應(yīng)
SDA數(shù)據(jù)引腳設(shè)為輸入模式;
DHT11檢測到起始信號后,會將總線拉低80us,然后拉高80us作為響應(yīng);
3、DHT11送出40bit數(shù)據(jù)
注意:
高位在前;
40bit數(shù)據(jù)(5字節(jié)數(shù)據(jù))數(shù)據(jù)包:
DHT11
數(shù)據(jù)格式: 40bit數(shù)據(jù)=8位濕度整數(shù)+8位濕度小數(shù)+8位溫度整數(shù)+8位溫度小數(shù)+8位校驗(yàn)
DHT21
數(shù)據(jù)格式: 40bit數(shù)據(jù)=16bit濕度數(shù)據(jù)+16bit溫度數(shù)據(jù)+8bit校驗(yàn)和
例子: 接收40bit數(shù)據(jù)如下:
0000 0010 1000 1100 0000 0001 0101 1111 1110 1110
濕度數(shù)據(jù) 溫度數(shù)據(jù) 校驗(yàn)和
濕度高8位+濕度低8位+溫度高8位+溫度低8位=和的低8位=校驗(yàn)和
例如:0000 0010+1000 1100+0000 0001+0101 1111=1110 1110
二進(jìn)制的濕度數(shù)據(jù) 0000 0010 1000 1100 ==>轉(zhuǎn)為十進(jìn)制:652,除以10即為濕度值;
濕度=65.2%RH
二進(jìn)制的溫度數(shù)據(jù) 0000 0001 0101 1111 ==>轉(zhuǎn)為十進(jìn)制:351,除以10即為溫度值;
溫度=35.1℃
當(dāng)溫度低于0℃時溫度數(shù)據(jù)的最高位置1。
例如:-10.1℃表示為1000 0000 0110 0101
注意:DHT21溫濕度數(shù)據(jù)為16位,DHT11數(shù)據(jù)為8位,所以盡管兩者時序相同,卻不能用同樣的數(shù)據(jù)類型計算。
/**
* @brief 讀取40bit數(shù)據(jù)
* @param none.
* @retval 1 讀取成功,0讀取失敗.
*/
int DHT11_ReadData(void)
{
unsigned int cout = 1;
unsigned int T_H, T_L, H_H, H_L, Check;
//設(shè)置IO為輸出模式
DHT_Set_Output();
//1、MCU發(fā)送開始起始信號
DHT_ResetBit();
delay_ms(25); //拉低至少18ms
DHT_SetBit();
delay_us(20); //拉高20~40us
//設(shè)置IO口為輸入模式
DHT_Set_Input();
//2、讀取DHT11響應(yīng)
if(DHT_ReadBit() == Bit_RESET)
{
//等待80us的低電平
cout = 1;
while(!DHT_ReadBit() && cout++);
//等待80us的高電平
cout = 1;
while(DHT_ReadBit() && cout++);
//3、DHT11送出40bit數(shù)據(jù)
//讀取8bit的濕度整數(shù)數(shù)據(jù)
H_H = DH21_ReadByte();
//讀取8bit的濕度小數(shù)數(shù)據(jù)
H_L = DH21_ReadByte();
//讀取8bit的溫度整數(shù)數(shù)據(jù)
T_H = DH21_ReadByte();
//讀取8bit的溫度小數(shù)數(shù)據(jù)
T_L = DH21_ReadByte();
//讀取8位的校驗(yàn)和
Check = DH21_ReadByte();
//校驗(yàn)數(shù)據(jù)是否合法,合法的話將數(shù)據(jù)保存到全局結(jié)構(gòu)體變量中備用
if(Check == (H_H + H_L + T_H + T_L))
{
DHT11.Hum_H = H_H;
DHT11.Hum_L = H_L;
DHT11.Tem_H = T_H;
DHT11.Tem_L = T_L;
return 1;
}
else
{
return 0;
}
}
return 0;
}
上面讀取40bit數(shù)據(jù)的函數(shù)中有一個讀取單字節(jié)(8bit)數(shù)據(jù)的函數(shù)DH21_ReadByte();這里涉及到1bit數(shù)據(jù)到底是0還是1的判斷規(guī)則。
數(shù)據(jù)'0'還是'1'判定規(guī)則:
位數(shù)據(jù)“0”的格式為:50 微秒的低電平和 26-28 微秒的高電平,
位數(shù)據(jù)“1”的格式為:50 微秒的低電平加 70微秒的高電平。
1、等待50us低電平結(jié)束
因?yàn)榻邮諗?shù)據(jù)時,低電平的時間都是50us,該位數(shù)據(jù)到底是0還是1,取決于低電平后面的高電平的時間多少;
如果不考慮低電平的時間,我們可以簡化程序,可以先等待低電平過去;
2、數(shù)據(jù)拉高后,判斷30us后數(shù)據(jù)總線電平的高低
等待數(shù)據(jù)線拉高后,再延時30us,因?yàn)?0us大于28us且小于70us,再檢測此時數(shù)據(jù)線是否為高,如果為高,則數(shù)據(jù)判定為1,否則為0。
?
位數(shù)據(jù)“0”判定圖
位數(shù)據(jù)“1”判定圖
該函數(shù)的具體實(shí)現(xiàn)如下:
/**
* @brief 讀取8bit 數(shù)據(jù)
* @param none.
* @retval none.
*/
int DH21_ReadByte(void)
{
int data=0;
char i;
char cout;
for(i=0; i<8; i++)
{
//1、等待50us低電平結(jié)束
cout=1;
while(!DHT_ReadBit() && cout++);
//2、數(shù)據(jù)拉高后,判斷30us后數(shù)據(jù)總線電平的高低
//延時30us之后讀取IO口的狀態(tài)
delay_us(30);
//先把上次的數(shù)據(jù)移位,再保存本次的數(shù)據(jù)位。
data = data << 1;
if(DHT_ReadBit() == Bit_SET)
{
data |= 1;
}
//等待輸入的是低電平(高電平結(jié)束),進(jìn)入下一位數(shù)據(jù)接收
cout=1;
while(DHT_ReadBit() && cout++);
}
return data;
}
40bit數(shù)據(jù)處理,得到溫濕度數(shù)據(jù):
/**
* @brief 獲取溫度
* @param none.
* @retval Temp, 溫度值
*/
int DHT11_GetTem(void)
{
//return (DHT11.Tem_H << 8 | DHT11.Tem_L); //DHT21
return (DHT11.Tem_H*10 + DHT11.Tem_L); //DHT11
}
/**
* @brief 獲取濕度
* @param none.
* @retval Hum,濕度值
*/
int DHT11_GetHum(void)
{
//return (DHT11.Hum_H << 8 | DHT11.Hum_L); //DHT21
return (DHT11.Hum_H*10 + DHT11.Hum_L); //DHT11
}
注意:上面函數(shù)得到的數(shù)據(jù)為真實(shí)溫濕度值的放大10倍之后的值,使用時,需將函數(shù)的返回值除以10才為真實(shí)值;