基于物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（2）編寫(xiě) DHT11 驅(qū)動(dòng)

前言

本項(xiàng)目主要通過(guò)使用STM32F103C8T6作為主控MCU，ESP8266作為數(shù)據(jù)透?jìng)髂K，接入機(jī)智云AIoT云平臺(tái)，通過(guò)在線智能產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)、溫濕度監(jiān)測(cè)、APP控制等功能。

在上文中，主要介紹了“創(chuàng)建云端產(chǎn)品，燒錄Gagent”，以便讓設(shè)備能夠聯(lián)網(wǎng)，當(dāng)然其中也備注了ESP8266燒寫(xiě)Gagent固件時(shí)的注意事項(xiàng)，說(shuō)明定義數(shù)據(jù)點(diǎn)的作用。

在本文中，從原理開(kāi)始講解，闡述DHT11驅(qū)動(dòng)的編寫(xiě)。

進(jìn)入正文

1、DHT11 簡(jiǎn)要介紹

DHT11 器件采用簡(jiǎn)化的單總線通信，DATA 引腳用于微處理器與 DHT11 之間的通訊和同步，一次傳送 40 位數(shù)據(jù)，高位先出。

舉例：

2、時(shí)序分析（附代碼）

用戶(hù)主機(jī)（MCU）發(fā)送一次開(kāi)始信號(hào)后，DHT11 從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式，待主機(jī)開(kāi)始信號(hào)結(jié)束后，DHT11 發(fā)送響應(yīng)信號(hào)，送出 40bit 的數(shù)據(jù)，信號(hào)發(fā)送如圖所示。

注意：主機(jī)（MCU）從 DHT11 讀取的溫濕度數(shù)據(jù)總是前一次的測(cè)量值。

總線空閑：

DHT11 的 DATA 數(shù)據(jù)線由上拉電阻拉高一直保持高電平，此時(shí) DHT11 的DATA 引腳處于輸入狀態(tài)，時(shí)刻檢測(cè)外部信號(hào)。

MCU 發(fā)出請(qǐng)求信號(hào)：

MCU I/O 設(shè)置為輸出同時(shí)輸出低電平，且低電平保持時(shí)間不能小于 18ms，然后MCU I/O設(shè)置為輸入狀態(tài)。由于上拉電阻，MCU I/O 即 DHT11 的 DATA 數(shù)據(jù)線也隨之變高，之后等待 DHT11 作出回答信號(hào)。

DHT11 發(fā)出應(yīng)答信號(hào)：

當(dāng) DHT11 的 DATA 引腳檢測(cè)到外部信號(hào)有低電平時(shí)，等待外部信號(hào)低電平結(jié)束，延遲后 DHT11 的 DATA引腳處于輸出狀態(tài)，輸出 80us的低電平作為應(yīng)答信號(hào)，緊接著輸出 80us 的高電平通知 MCU 準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)，MCU I/O 此時(shí)處于輸入狀態(tài)，檢測(cè)到 DHT11 回應(yīng)信號(hào)后，等待 80us 的高電平后的數(shù)據(jù)接收。

MCU 接收 40 位數(shù)據(jù)

由 DHT11 的 DATA 引腳輸出 40 位數(shù)據(jù)，MCU 根據(jù) I/O 電平的變化來(lái)判斷是 “0” 還是 “1” 。

位數(shù)據(jù) “0” 的格式為：

50us 的低電平和 26-28us的高電平。

位數(shù)據(jù) “1” 的格式為：

50us 的低電平加 70us 的高電平。

DHT11 發(fā)出結(jié)束信號(hào)

DHT11 的 DATA 引腳輸出 40 位數(shù)據(jù)后，繼續(xù)輸出低電平 50us 后轉(zhuǎn)為輸入狀態(tài)，由于上拉電阻存在，變?yōu)楦唠娖健?/p>

// 本驅(qū)動(dòng)采用 HAL 庫(kù)，us 級(jí)延時(shí)使用通用定時(shí)器實(shí)現(xiàn)，對(duì) IO 引腳的狀態(tài)的改變采用位操作以及直接寄存器操作

// 復(fù)位DHT11

void DHT11_Rst(void)

{                 

    DHT11_IO_OUT();   //設(shè)置為輸出

  DHT11_DQ_OUT = 0;   //拉低

  HAL_Delay_ms(20);   //拉低至少18ms

  DHT11_DQ_OUT = 1;   //拉高 

  HAL_Delay_us(30);   //主機(jī)拉高20~40us

}

//等待DHT11的回應(yīng)

//返回1:未檢測(cè)到DHT11的存在

//返回0:存在

uint8_t DHT11_Check(void)      

{   

uint8_t retry = 0;

  DHT11_IO_IN();      //設(shè)置為輸入   

while(DHT11_DQ_IN && retry < 100)  //DHT11會(huì)拉低40~80us

  {

    retry++;

    HAL_Delay_us(1);

  }   

if(retry >= 100)

return 1;

else

    retry = 0;

while(!DHT11_DQ_IN && retry < 100)  //DHT11拉低后會(huì)再次拉高40~80us

  {

    retry++;

    HAL_Delay_us(1);

  }

if(retry >= 100)

return 1;      

return 0;

}

//從DHT11讀取一個(gè)位

//返回值：1/0

uint8_t DHT11_Read_Bit(void)        

{

uint8_t retry = 0;

while(DHT11_DQ_IN && retry < 100)//等待變?yōu)榈碗娖?/code>

  {

    retry++;

    HAL_Delay_us(1);

  }

  retry = 0;

while(!DHT11_DQ_IN && retry < 100)//等待變高電平

  {

    retry++;

    HAL_Delay_us(1);

  }

  delay_us(40);//等待40us

if(DHT11_DQ_IN)

return 1;

else

return 0;       

}

//從DHT11讀取一個(gè)字節(jié)

//返回值：讀到的數(shù)據(jù)

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;

}

//從DHT11讀取一次數(shù)據(jù)

//temp0~50°)

//humi20%~90%)

//返回值：0,正常;1,讀取失敗;2,校驗(yàn)和錯(cuò)誤

uint8_t DHT11_Read_Data(uint8_t *temp, uint8_t *humi)    

{        

uint8_t buf[5];

uint8_t i;

  DHT11_Rst();

if(DHT11_Check() == 0)

  {

for(i = 0; i < 5; i++)   //讀取40位數(shù)據(jù)

    {

      buf[i] = DHT11_Read_Byte();

    }

if((buf[0] + buf[1] + buf[2] + buf[3]) == buf[4])

    {

      *humi = buf[0];  

      *temp = buf[2];

    }

else

return 2;  // 校驗(yàn)和錯(cuò)誤

  }

else

return 1;

return 0;      

}

//初始化DHT11的 IO口, 同時(shí)檢測(cè)DHT11的存在

//返回1:不存在

//返回0:存在        

uint8_t DHT11_Init(void)

{

  DHT11_GPIO_Init();

  DHT11_Rst();

return DHT11_Check();

}

3、使用串口觀察數(shù)據(jù)

將 printf 函數(shù)重定向至與 PC 相連的串口上。由于重定向相關(guān)函數(shù)已經(jīng)包含在機(jī)智云生成的代碼中（gizwits_product.c），我們直接使用 printf 進(jìn)行數(shù)據(jù)打印即可。

#ifdef __GNUC__

/* With GCC/RAISONANCE, small printf (option LD Linker->Libraries->Small printf

     set to 'Yes') calls __io_putchar() */

#define PUTCHAR_PROTOTYPE int __io_putchar(int ch)

#else

#define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)

#endif /* __GNUC__ */

/**

  * @brief  Retargets the C library printf function to the USART.

  * @param  None

  * @retval None

  */

PUTCHAR_PROTOTYPE

{

/* Place your implementation of fputc here */

/* e.g. write a character to the USART1 and Loop until the end of transmission */

  HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF);

return ch;

}

以下為相關(guān)測(cè)試代碼：

state = DHT11_Read_Data(&temperature, &humidity);

if(state == 2)

{

printf("the checksum is error\n");

}

else if(!state)

{

printf("temp = %d , humi = %d\n", temperature, humidity);

}

else

{

printf("DHT11 is not answer\n");

}

若采集到的數(shù)據(jù)沒(méi)有問(wèn)題，即可將機(jī)智云協(xié)議相關(guān)代碼移植進(jìn)工程中。

本文結(jié)束。


在下篇內(nèi)容中，介紹結(jié)合STM32cubx實(shí)現(xiàn)機(jī)智云代碼工程移植、采集數(shù)據(jù)上發(fā)、控制數(shù)據(jù)下拉、成品測(cè)試環(huán)節(jié)。