物联网ZigBee基础系列之9：CC2530控制温湿度传感器DHT11

传感器
物联网

gjianw217
LV4工程师
| 2016-09-29 23:34:13
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本帖最后由 gjianw217 于 2016-10-1 01:41 编辑 一 DTH11 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和卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，使其成为该类应用中，在苛刻应用场合的最佳选择。产品为4针单排引脚封装，连接方便。 DHT11采用单总线数据格式，一次通讯时间大约为4ms左右，数据分为小数部分和整数部分，操作流程为：（1）一次完整的数据输出为40bit，高位先出；（2）数据格式：8位湿度整数数据+8位湿度小数数据+8位温度整数部分+8位小数部分+8位校验和；（3）数据传输正确时，校验和数据等于8位湿度整数数据+8位湿度小数数据+8位温度整数部分+8位小数部分所得结果的末8位；（4）用户主机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40位的数据，并触发一次信号采集，用户可选择读取部分数据，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。 二 DTH11时序图 1 整体通信流程 主机获取DHT11的温湿度数据的流程，大致为概述为：主机发送起始信号 -> DHT11响应信号 -> DHT11通知主机准备接受信号 -> DHT11发送准备好的数据 -> DHT11结束信号-> DHT11内部重测环境温湿度数据并记录数据等待下一次主机的起始信号

由流程可知，每一次主机获取的数据总是DHT11上一次采集的数据，要想得到实时的数据，连续两次获取即可，官方不建议连续多次读取DHT11，每次读取的间隔时间大于5秒就足够获取到准确的数据，上电时DHT11需要1S的时间稳定。 2 主机起始信号（1）设置主机控制引脚为输出状态并输出高电平（2）再将主机控制输出为低电平，持续时间大于18ms，此时DHT11检测到后从低功耗模式->高速模式（3）3主机控制引脚设置为输入状态，由于上拉电阻的关系，主机控制就变为高电平，从而完成一次起始信号

3 主机响应信号、准备信号 DHT11在主机输出低电平时，从低功耗模式转至高速模式，等待主机控制引脚变为高电平（1）DHT11输出 80us低电平作为应答信号（2）DHT11输出 80us高电平通知微处理器准备接受数据（3）连续发送 40位数据（上次采集的数据）

4 DHT11数据信号数据为“0”格式：50us的低电平 + 26-28us的高电平数据为“1”格式：50us的低电平 + 70us的高电平

5 DHT11结束信号 DHT11的DATA引脚输出40位数据后，继续输出低电平50us后转为输入状态，由于上拉电阻，DATA随之变为高电平。DHT内部开始重测环境温湿度数据，并记录数据，等待外部的起始信号。 三 CC2530控制DHT11 1 延时函数

void Delay_us() //1 us延时

{

    asm("nop");

    asm("nop");

    asm("nop");

    asm("nop");

    asm("nop");    

    asm("nop");

    asm("nop");

    asm("nop");    

    asm("nop"); 

}



void Delay_10us() //10 us延时

{

  Delay_us();

  Delay_us();

  Delay_us();

  Delay_us();

  Delay_us();

  Delay_us();

  Delay_us();

  Delay_us();

  Delay_us();

  Delay_us();   

}

2 读数据

//温湿度传感

void COM(void)    // 温湿写入

{     

    uchar i;         

    for(i=0;i<8;i++)    

    {

        ucharFLAG=2; 

        while((!DATA_PIN)&&ucharFLAG++);

        Delay_10us();

        Delay_10us();

        Delay_10us();

        uchartemp=0;

        if(DATA_PIN)uchartemp=1;

        ucharFLAG=2;

        while((DATA_PIN)&&ucharFLAG++);   

        if(ucharFLAG==1)break;    

        ucharcomdata<<=1;

        ucharcomdata|=uchartemp; 

    }    

}

3 采集温湿度

void DHT11(void)   //温湿传感启动

{

    DATA_PIN=0;

    Delay_ms(19);  //>18MS

    DATA_PIN=1; 

    P0DIR &= ~0x80; //重新配置IO口方向

    Delay_10us();

    Delay_10us();                        

    Delay_10us();

    Delay_10us();  

    if(!DATA_PIN) 

    {

        ucharFLAG=2; 

        while((!DATA_PIN)&&ucharFLAG++);

        ucharFLAG=2;

        while((DATA_PIN)&&ucharFLAG++); 

        COM();

        ucharRH_data_H_temp=ucharcomdata;

        COM();

        ucharRH_data_L_temp=ucharcomdata;

        COM();

        ucharT_data_H_temp=ucharcomdata;

        COM();

        ucharT_data_L_temp=ucharcomdata;

        COM();

        ucharcheckdata_temp=ucharcomdata;

        DATA_PIN=1; 

        uchartemp=(ucharT_data_H_temp+ucharT_data_L_temp+ucharRH_data_H_temp+ucharRH_data_L_temp);

        if(uchartemp==ucharcheckdata_temp)

        {

            ucharRH_data_H=ucharRH_data_H_temp;

            ucharRH_data_L=ucharRH_data_L_temp;

            ucharT_data_H=ucharT_data_H_temp;

            ucharT_data_L=ucharT_data_L_temp;

            ucharcheckdata=ucharcheckdata_temp;

        }

        wendu_shi=ucharT_data_H/10; 

        wendu_ge=ucharT_data_H%10;

        

        shidu_shi=ucharRH_data_H/10; 

        shidu_ge=ucharRH_data_H%10;        

    } 

    else //没用成功读取，返回0

    {

        wendu_shi=0; 

        wendu_ge=0;

        

        shidu_shi=0; 

        shidu_ge=0;  

    } 

    

    P0DIR |= 0x80; //IO口需要重新配置 

}

4 主函数

void main(void)

{  

    uchar temp; 

    uchar humidity;   

    uchar strTemp="Temperature:";

    uchar strHumidity="Humidity:";

    

    Delay_ms(1000);          //让设备稳定

    InitUart();              //串口初始化

    while(1)

    {         

        memset(temp, 0, 3);

        memset(humidity, 0, 3);

        

        DHT11();             //获取温湿度



        //将温湿度的转换成字符串

        temp=wendu_shi+0x30;

        temp=wendu_ge+0x30;

        humidity=shidu_shi+0x30;

        humidity=shidu_ge+0x30;

        

        //获得的温湿度通过串口输出到电脑显示

        UartSendString(strTemp, 12);

        UartSendString(temp, 2);

        UartSendString("   ", 3);

        UartSendString(strHumidity, 9);

        UartSendString(humidity, 2);

        UartSendString("\n", 1);

        

        Delay_ms(2000);  //延时，2S读取1次 

    }

}

四效果

4 DHT11数据信号数据为“0”格式：50us的低电平 + 26-28us的高电平数据为“1”格式：50us的低电平 + 70us的高电平

void Delay_us() //1 us延时

{

    asm("nop");

    asm("nop");

    asm("nop");

    asm("nop");

    asm("nop");    

    asm("nop");

    asm("nop");

    asm("nop");    

    asm("nop"); 

}



void Delay_10us() //10 us延时

{

  Delay_us();

  Delay_us();

  Delay_us();

  Delay_us();

  Delay_us();

  Delay_us();

  Delay_us();

  Delay_us();

  Delay_us();

  Delay_us();   

}

2 读数据

//温湿度传感

void COM(void)    // 温湿写入

{     

    uchar i;         

    for(i=0;i<8;i++)    

    {

        ucharFLAG=2; 

        while((!DATA_PIN)&&ucharFLAG++);

        Delay_10us();

        Delay_10us();

        Delay_10us();

        uchartemp=0;

        if(DATA_PIN)uchartemp=1;

        ucharFLAG=2;

        while((DATA_PIN)&&ucharFLAG++);   

        if(ucharFLAG==1)break;    

        ucharcomdata<<=1;

        ucharcomdata|=uchartemp; 

    }    

}

3 采集温湿度

void DHT11(void)   //温湿传感启动

{

    DATA_PIN=0;

    Delay_ms(19);  //>18MS

    DATA_PIN=1; 

    P0DIR &= ~0x80; //重新配置IO口方向

    Delay_10us();

    Delay_10us();                        

    Delay_10us();

    Delay_10us();  

    if(!DATA_PIN) 

    {

        ucharFLAG=2; 

        while((!DATA_PIN)&&ucharFLAG++);

        ucharFLAG=2;

        while((DATA_PIN)&&ucharFLAG++); 

        COM();

        ucharRH_data_H_temp=ucharcomdata;

        COM();

        ucharRH_data_L_temp=ucharcomdata;

        COM();

        ucharT_data_H_temp=ucharcomdata;

        COM();

        ucharT_data_L_temp=ucharcomdata;

        COM();

        ucharcheckdata_temp=ucharcomdata;

        DATA_PIN=1; 

        uchartemp=(ucharT_data_H_temp+ucharT_data_L_temp+ucharRH_data_H_temp+ucharRH_data_L_temp);

        if(uchartemp==ucharcheckdata_temp)

        {

            ucharRH_data_H=ucharRH_data_H_temp;

            ucharRH_data_L=ucharRH_data_L_temp;

            ucharT_data_H=ucharT_data_H_temp;

            ucharT_data_L=ucharT_data_L_temp;

            ucharcheckdata=ucharcheckdata_temp;

        }

        wendu_shi=ucharT_data_H/10; 

        wendu_ge=ucharT_data_H%10;

        

        shidu_shi=ucharRH_data_H/10; 

        shidu_ge=ucharRH_data_H%10;        

    } 

    else //没用成功读取，返回0

    {

        wendu_shi=0; 

        wendu_ge=0;

        

        shidu_shi=0; 

        shidu_ge=0;  

    } 

    

    P0DIR |= 0x80; //IO口需要重新配置 

}

4 主函数

void main(void)

{  

    uchar temp; 

    uchar humidity;   

    uchar strTemp="Temperature:";

    uchar strHumidity="Humidity:";

    

    Delay_ms(1000);          //让设备稳定

    InitUart();              //串口初始化

    while(1)

    {         

        memset(temp, 0, 3);

        memset(humidity, 0, 3);

        

        DHT11();             //获取温湿度



        //将温湿度的转换成字符串

        temp=wendu_shi+0x30;

        temp=wendu_ge+0x30;

        humidity=shidu_shi+0x30;

        humidity=shidu_ge+0x30;

        

        //获得的温湿度通过串口输出到电脑显示

        UartSendString(strTemp, 12);

        UartSendString(temp, 2);

        UartSendString("   ", 3);

        UartSendString(strHumidity, 9);

        UartSendString(humidity, 2);

        UartSendString("\n", 1);

        

        Delay_ms(2000);  //延时，2S读取1次 

    }

}

四效果