[STM32]HAL库STM32CubeMX+DHT11温湿度传感器-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了[STM32]HAL库STM32CubeMX+DHT11温湿度传感器。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

所用的工具：

知识概括：

DHT11介绍：

DHT11性能说明：

接口说明

电源引脚

串行接口

工程创建

1、设置RCC

2、时钟设置

3、项目文件设置

4、设置IO口（DATA）

5、TIM时钟配置

6、USART配置

程序编写：

1、TIM3实现微秒（us）级延时函数：

2、IO口配置

3、DHT11检测起始信号（这里的DHT11_LOW,DHT11_HIGH 在下面的的第8点）

4、DHT11检测响应信号（这里的DHT11_IO_IN在下面的第8点）

5、DHT11读取一bit数据

6、DHT11读取一个Byte数据

7、DHT11读取湿度和温度的数据

8、IO口输出高、低电平以及读取IO口电平定义和需要添加的头文件

9、温度、湿度和数据缓存数组的声明，函数的声明

10、主循环，（DHT11数据的读取和串口发送）

效果展示

1、将程序下载到开发板

2、串口助手查看数据编辑

总结

附录(完整程序)

所用的工具：

1、芯片：STM32F103C8T6

2、软件：STM32CubeMX软件

3、IDE : MDK_Keil软件

知识概括：

DHT11基本知识和原理

DHT11通讯方式

STM32CubeTIM和USART的配置

DHT11数据采集实现

DHT11介绍：

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，确保产品具有极高

的可靠性与卓越的长期稳定性。

DHT11性能说明：

接口说明

建议连接线短语20m时用5K的上拉电阻，大于20m时根据实际情况使用合适的上拉电阻

[STM32]HAL库STM32CubeMX+DHT11温湿度传感器

电源引脚

DHT11的供电电压为 3.3~5v。传感器上电后，要等待1s，以越过不稳定状态在此期间无需发送任何指令。电源引脚（VDD,GND）之间可增加一个100uf电容，用以去耦滤波。

串行接口

DATA 用于微处理器与 DHT11之间的通讯和同步,采用单总线数据格式,一次通讯时间4ms左右,数据分小数部分和整数部分,具体格式在下面说明,当前小数部分用于以后扩展,现读出为零.操作流程下:

一次完整的数据传输为40bit,高位先出。

数据格式: 8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据

+8bi温度整数数据+8bit温度小数数据

+8bit校验和

数据传送正确时校验和数据等于“8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据 +8bi温度整数数据+8bit温度小数数据” 所得结果的末8位。

用户MCU发送一次开始信号后,DHT11从低功耗模式转换到高速模式,等待主机开始信号结束后,DHT11发送响应信号,送出40bit的数据,并触发一次信号采集, 用户可选择读取部分数据.从模式下,DHT11接收到开始信号触发一次温湿度采集, 如果没有接收到主机发送开始信号,DHT11不会主动进行温湿度采集.采集数据后转换到低速模式。

*接下来就是重点中的重点了！！

DHT11的通讯过程：

总线空闲状态为高电平,主机把总线拉低等待DHT11响应, 主机把总线拉低必须大于18毫秒 ,保证DHT11能检测到起始信号。当DHT11接收到主机的起始信号之后，会拉高总线并且等待。开始信号的结束后，将DATA切换成输入模式（这里的DATA指的是那个模块上的IO口切换成输入模式），随后总线为低电平，说明 DHT11 发出 80us低电平的响应信号，发出响应信号之后， DHT11 再次把总线拉高80us ,准备开始发送数据， 数据是以一bit位的方式传输 ，当最后一bit数据传送完毕后， DHT11 拉低总线50us,随后总线由上拉电阻拉高进入空闲态。

下面这张图的延迟时长非常重要，需要在程序中用到

总线空闲状态为高电平, 主机把总线拉低等待DHT11响应,主机把总线拉低必须大于18毫秒 ,保证DHT11能检测到起始信号。DHT11接收到主机的开始信号后, 拉高总线 20us~40us ，等待开始信号结束后， DHT11 发出 80us低电平的响应信号，发出响应信号之后， DHT11 再次把总线拉高80us 并且准备输出数据。

下面这张是DHT11数据传输的时序图：

数字0信号表示方法如图所示：

数字1信号表示方法如图所示：

[STM32]HAL库STM32CubeMX+DHT11温湿度传感器

总线为低电平,说明DHT11发送响应信号,DHT11发送响应信号后,再把总线拉高80us,准备发送数据,每一bit数据都以50us低电平时隙开始,高电平的长短定了数据位是0还是1.格式见下面图示.如果读取响应信号为高电平,则DHT11没有响应,请检查线路是否连接正常.当最后一bit数据传送完毕后，DHT11拉低总线 50us,随后总线由上拉电阻拉高进入空闲状态。

工程创建

1、设置RCC

[STM32]HAL库STM32CubeMX+DHT11温湿度传感器

2、时钟设置

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3、项目文件设置

1 设置项目名称
2 设置存储路径
3 选择所用IDE

[STM32]HAL库STM32CubeMX+DHT11温湿度传感器

1、复制所用文件的.C和.H

2、每个功能生成独立的.C和.H文件

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4、设置IO口（DATA）

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第二步的Moed设置GPIO_OUTPUT和GPIO_INPUT都可以，因为DHT11是单线双向的，所以在编写程序时我们需要改写的它IO模式。

5、USART配置

第二步 Mode设置为异步通信

[STM32]HAL库STM32CubeMX+DHT11温湿度传感器

程序编写：

首先来编写函数部分：

1、微秒（us）级延时函数：

/**
  * @brief  us级延时函数
  * @param  delay 控制延时的时长
  * @retval 无
  */
void Delay_us(uint32_t udelay)
{
  uint32_t startval,tickn,delays,wait;
 
  startval = SysTick->VAL;
  tickn = HAL_GetTick();
  delays =udelay * 72;
  if(delays > startval)
  {
      while(HAL_GetTick() == tickn)
      {
 
      }
      wait = 72000 + startval - delays;
      while(wait < SysTick->VAL)
      {
 
      }
  }
  else
  {
      wait = startval - delays;
      while(wait < SysTick->VAL && HAL_GetTick() == tickn)
     {
 
     }
  }
}

该函数用了逻辑分析仪进行了比较，示图如下：

100us：

[STM32]HAL库STM32CubeMX+DHT11温湿度传感器

10us:

[STM32]HAL库STM32CubeMX+DHT11温湿度传感器

1us:

[STM32]HAL库STM32CubeMX+DHT11温湿度传感器

2、IO口配置

/**
  * @brief  DATA引脚（PA7）设置为输出模式
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void DHT11_OUT(void)
{
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStruct = {0};

	GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_7;
	GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
	GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
	GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
	HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}
/**
  * @brief  DATA引脚（PA7）设置为输入模式
  * @param  无
  * @retval	无 
  */
void DHT11_IN(void)
{
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStruct = {0};

	GPIO_InitStruct.Pin  = GPIO_PIN_7;
	GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
	GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
	GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
	HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}

3、DHT11检测起始信号（这里的DHT11_LOW,DHT11_HIGH 在下面的的第8点）

/**
  * @brief  DHT11检测起始信号
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void DHT11_Strat(void)
{
	DHT11_OUT();   //PA7设置为输出模式
	DHT11_LOW;     //主机拉低总线
	HAL_Delay(20); //延迟必须大于18ms ； 
	DHT11_HIGH;    //主机拉高总线等待DHT11响应
	Delay_us(30);   
}

4、DHT11检测响应信号（这里的DHT11_IO_IN在下面的第8点）

/**
  * @brief  DHT11发送响应信号
  * @param  无
  * @retval 返回值0/1  0：响应成功 1：响应失败
  */
uint8_t DHT11_Check(void)
{
	uint8_t retry = 0 ;
	DHT11_IN();
	//采用while循环的方式检测响应信号
	while(DHT11_IO_IN && retry <100) // DHT11会拉低 40us ~80us
	{
		retry++;
		Delay_us(1);//1us
	}
	if(retry>=100) //判断当DHT11延迟超过80us时return 1 ， 说明响应失败
	{return  1;}
	else retry =  0 ;
		
	while(!DHT11_IO_IN && retry<100)// // DHT11拉低之后会拉高 40us ~80us
	{
		retry++;
		Delay_us(1);//1us
	}
		
	if(retry>=100)
	{return 1;}
	return 0 ;
}

5、DHT11读取一bit数据

/**
  * @brief  DHT11读取一位数据
  * @param  无
  * @retval 返回值0/1  1：读取成功 0：读取失败
  */
uint8_t DHT11_Read_Bit(void)
{
	uint8_t retry = 0 ;
	while(DHT11_IO_IN && retry <100)//同上采用while循环的方式去采集数据
	{
		retry++;
		Delay_us(1);
	}
	retry = 0 ;
	while(!DHT11_IO_IN && retry<100)
	{
		retry++;
		Delay_us(1);
	}

	Delay_us(40);              //结束信号，延时40us 
	if(DHT11_IO_IN) return 1;  //结束信号后，总线会被拉高 则返回1表示读取成功
	else 
	return 0 ;
}

6、DHT11读取一个Byte数据

/**
  * @brief  DHT11读取一个字节数据
  * @param  无
  * @retval 返回值：dat 将采集到的一个字节的数据返回
  */
uint8_t DHT11_Read_Byte(void)
{
	uint8_t i , dat ;
	dat = 0 ;
	for(i=0; i<8; i++)
	{
		dat <<= 1; //通过左移存储数据
		dat |= DHT11_Read_Bit();
	}
	return dat ; 
}

7、DHT11读取湿度和温度的数据

/**
  * @brief  DHT11读取数据
  * @param  temp：温度值 humi ：湿度值
  * @retval 返回值0/1 0：读取数据成功 1：读取数据失败
  */
uint8_t DHT11_Read_Data(uint8_t* temp , uint8_t* humi)
{
	uint8_t buf[5];        //储存五位数据
    uint8_t i;    
	DHT11_Strat();         //起始信号
	if(DHT11_Check() == 0) //响应信号
    {
		for(i=0; i<5; i++)
		{
			buf[i] = DHT11_Read_Byte();
		}
		if(buf[0]+buf[1]+buf[2]+buf[3] == buf[4]) //校验数据
		{
		    *humi = buf[0]; // 湿度
			*temp = buf[2]; // 温度
		}
	}else return 1;
	
   return 0 ;
}

以上就是需要用到的函数部分的编写，接下来是一些声明和定义：

8、IO口输出高、低电平以及读取IO口电平定义和需要添加的头文件

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */
#define DHT11_HIGH     HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, DHT11_Pin,	GPIO_PIN_SET) //输出高电平
#define DHT11_LOW      HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, DHT11_Pin, GPIO_PIN_RESET)//输出低电平

#define DHT11_IO_IN      HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, DHT11_Pin)//读取IO口电平

/* USER CODE END PD */

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

/* USER CODE END Includes */

9、温度、湿度和数据缓存数组的声明，函数的声明


  /* USER CODE BEGIN 1 */
     uint8_t temperature = 1;  //温度

	 uint8_t humidity = 1;     //湿度

	 uint8_t aTXbuf[32];       //串口发送缓存数组
     
     DHT11_Strat(void);

  /* USER CODE END 1 */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);

void Delay_us(uint16_t delay);                //us级延时函数

//DHT11_DATA ,IO口设置为输出模式（这里的IO口指的是STM32CubeMX中配置的IO口）
void DHT11_OUT(void);	
												
void DHT11_IN(void);                          //DHT11_Data IO设置为输入模式
void DHT11_Strat(void);				          //主机发出起始信号
uint8_t DHT11_Check(void);                    //DHT11发送响应信号
uint8_t DHT11_Read_Bit(void);                 //读取DHT11一个BIT的数据
uint8_t DHT11_Read_Byte(void);                //读取DHT11一个Byte的数据
uint8_t DHT11_Read_Data(uint8_t* temp , uint8_t* humi);  //读取DHT11湿度和温度的数据

/* USER CODE BEGIN PFP */

10、主循环，（DHT11数据的读取和串口发送）

  while (1)
  {
	//接收DHT11的温度和湿度的值
	DHT11_Read_Data(&temperature , &humidity);  
    //将数据存放到aTXbuf这个数组当中去。 不了解"sprintf"用法的可以去查一下...       
	sprintf((char*)aTXbuf,"温度：%d℃，湿度: %d %%\r\n" ,temperature ,humidity);
    //将数据通过串口发送到主机上的串口助手
	HAL_UART_Transmit(&huart1, aTXbuf, strlen((const char*)aTXbuf), 200); 
    //延时500ms
	HAL_Delay(500);   

    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }

到这里DHT11的程序就编写完了，下面就来看看效果吧

效果展示

1、将程序下载到开发板

[STM32]HAL库STM32CubeMX+DHT11温湿度传感器

2、串口助手查看数据

总结

通过本次DHT11温湿度传感器的学习，掌握了单线双向的数据通信方式，DHT11和主机之间数据通讯过程，而且在此过程中要注意延时函数的把控精度，在编写程序中DHT11数据读取方式，数据传输方式和数据存储方式，以及微秒级延迟函数的编写，本设计参考正点原子探索者开发板教程和STM32Cube高效开发指南（高级篇）。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-491665.html

附录(完整程序)

/* USER CODE END Header */

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "tim.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"

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

/* USER CODE END Includes */

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

/* USER CODE END PTD */

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

#define DHT11_HIGH     HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, DHT11_Pin,	GPIO_PIN_SET)
#define DHT11_LOW      HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, DHT11_Pin, GPIO_PIN_RESET)

#define DHT11_IO_IN      HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, DHT11_Pin)

/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */

/* USER CODE END PM */

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

/* USER CODE BEGIN PV */

/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);

void Delay_us(uint16_t delay);              
void DHT11_OUT(void);													
void DHT11_IN(void);                          
void DHT11_Strat(void);				                
uint8_t DHT11_Check(void);                   
uint8_t DHT11_Read_Bit(void);                 
uint8_t DHT11_Read_Byte(void);                
uint8_t DHT11_Read_Data(uint8_t* temp , uint8_t* humi);        

/* 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 */

    uint8_t temperature = 1 ; 
	uint8_t humidity = 1;
	uint8_t aTXbuf[32] ;

  /* 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();
  MX_TIM3_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  DHT11_Strat();
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
		
	 DHT11_Read_Data(&temperature , &humidity);
	 sprintf((char*)aTXbuf,"温度：%d℃ , 湿度：%d %% \r\n" ,temperature ,humidity);
	 HAL_UART_Transmit(&huart1, aTXbuf, strlen((const char*)aTXbuf), 200);
	 HAL_Delay(500);

    /* 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 CPU, AHB and APB busses clocks 
  */
  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 busses 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 */

void Delay_us(uint16_t delay)
{
	__HAL_TIM_DISABLE(&htim3);
	__HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim3,0);
	__HAL_TIM_ENABLE(&htim3);
	uint16_t curCnt=0;
	while(1)
	{
		curCnt=__HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim3);
		if(curCnt>=delay)
			break;
	}
	__HAL_TIM_DISABLE(&htim3);
}

void DHT11_OUT(void)
{
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStruct = {0};

	GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_7;
	GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
	GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
	GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
	HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}

void DHT11_IN(void)
{
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStruct = {0};

	GPIO_InitStruct.Pin  = GPIO_PIN_7;
	GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
	GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
	GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
	HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}


void DHT11_Strat(void)
{
	DHT11_OUT();
	DHT11_LOW;
	HAL_Delay(20);
	DHT11_HIGH;
	Delay_us(30);
}


uint8_t DHT11_Check(void)
{
	uint8_t retry = 0 ;
	DHT11_IN();
		
	while(DHT11_IO_IN && retry <100) 
	{
		retry++;
		Delay_us(1);//1us
	}
	if(retry>=100) 
	{return  1;}
	 else retry =  0 ;
		
	while(!DHT11_IO_IN && retry<100)
	{
		retry++;
		Delay_us(1);//1us
	}
		
	if(retry>=100)
	{return 1;}
	return 0 ;
}


uint8_t DHT11_Read_Bit(void)
{
	uint8_t retry = 0 ;
	while(DHT11_IO_IN && retry <100)
	{
		retry++;
		Delay_us(1);
	}
		retry = 0 ;
	while(!DHT11_IO_IN && retry<100)
	{
		retry++;
		Delay_us(1);
	}
	Delay_us(40);
	if(DHT11_IO_IN) return 1;
	else 
	return 0 ;
}


uint8_t DHT11_Read_Byte(void)
{
	uint8_t i , dat ;
	dat = 0 ;
	for(i=0; i<8; i++)
	{
		dat <<= 1;
		dat |= DHT11_Read_Bit();
	}
	return dat ; 
}


uint8_t DHT11_Read_Data(uint8_t* temp , uint8_t* humi)
{
	uint8_t buf[5];
	uint8_t i;
	DHT11_Strat();
    if(DHT11_Check() == 0)
	{
		for(i=0; i<5; i++)
		{
			buf[i] = DHT11_Read_Byte();
		}
		if(buf[0]+buf[1]+buf[2]+buf[3] == buf[4])
		{
			*humi = buf[0];
			*temp = buf[2];
		}
	}else return 1;
	
   return 0 ;
}

/* USER CODE END 4 */

到了这里，关于[STM32]HAL库STM32CubeMX+DHT11温湿度传感器的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容，请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持TOY模板网！