外设模块学习（6）——DHT11温湿度传感器（STM32）
目录
引言
一、DHT11概述
二、相关参数
2.1 电气特性
2.2 引脚说明
2.3 温湿度测试性能
三、通信方式（单线双向）
3.1 DHT11简化单总线协议说明
3.2 DHT11单总线数据格式
3.3 DHT11通信时序说明
3.4 主从通信步骤
3.5 注意事项
四、参考代码(基于STM32)
4.1 DHT11驱动代码
1、dht111.h
2、dht11.c
4.2 主函数代码
4.3 测试效果
参考资料
引言
本次学习一款温湿度传感器DHT11，学习之前需要具备STM32基础知识以及C语言基础。同时，本次学习我们参考奥松的温湿度模块 DHT11 产品手册进行DHT11的驱动代码编写。
一、DHT11概述
DHT11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。传感器包括一个电容式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。
DHT11温湿度传感器应用广泛，常见于暖通空调、除湿器、农业、冷链仓储、测试及检测设备、消费品、 汽车、自动控制、数据记录器、气象站、家电、湿度调节器、医疗、其他相关湿度检测控制。
DHT11具有成本低、长期稳定、相对湿度和温度测量、品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、超长的 信号传输距离、数字信号输出、精确校准等优点。
二、相关参数
2.1 电气特性
使用时一定要注意DHT11的供电电压范围，尽可能处于给定范围之间，避免电压过低或过高影响测量效果。
2.2 引脚说明
1、VDD供电3.3～5.5VDC
2、DATA串行数据，单总线
3、NC空脚（通常不引出）
4、GND接地，电源负极
2.3 温湿度测试性能
可见，DHT11的相对湿度测量范围是5~95 %RH。其中在温度为25℃时，精度±5 %RH等。
可见，DHT11的温度测量范围是-20~60℃，其中在温度为25℃时，±2℃的浮动范围等。
三、通信方式（单线双向）
3.1 DHT11简化单总线协议说明
手册上写的已经非常详细了，这里就不再赘述，直接上截图了，相信大家也能理解，如下图所示。
3.2 DHT11单总线数据格式
3.3 DHT11通信时序说明
如下图为DHT11与微控制器(主设备)进行通信时的数据时序图。
3.4 主从通信步骤
主机和从机之间的通信可通过如下几个步骤完成（外设（如微处理器）读取DHT11的数据 的步骤）。
1、DHT11上电后等待1s稳定后处于输入状态，检测外部信号，此时总线空闲，默认拉高；
2、主机获取总线控制权，并拉低总线18~30ms，随后释放总线。总线空闲，默认拉高;
3、DHT11占据总线，拉低总线83us，产生应答；接着拉高总线87us，提示主机准备接收数据；
此时，对于主机来说，即检测总线是否拉低判断DHT11是否产生应答，接着若应答了，则继续等待DHT1应答信号结束，接着等待DHT11的拉高结束，完成响应信号的时序。
4、DHT继续占据总线，开始连续发送40位数据。发送数据“0”，DHT11先拉低总线54us，再拉高总线23~27us；发送数据"1"，DHT11先拉低总线54us，再拉低总线68~74us，连续重复40次；
对于主机来说，即读取每一位数据，连续8次进而读取一字节数据，连续读取5次字节数据进而获取完整40位数据。所以理解读取一位数据的方法即可以此类推。
这个过程为：读取总线电平，等待总线拉低完成，接着延迟30us越过出现数据0的时序（便于同时进行数据0或1的接收），然后读取总线电平，若为低说明此时DHT11发送的确实是数据"1"，反之发送的是数据"0"，最后若为数据1则继续等待总线拉高完成，反之则一位数据读取结束。
5、DHT11发送完40位数据后，会先拉低总线54us后自动释放总线，使总线空闲，默认拉高。
此时DHT11释放总线后，总线会处于空闲状态，此时需要等待DHT11内部重测温湿度数据并记录。故DHT11产生停止信号后主机不必恢复占据空闲的总线，影响DHT11的数据记录以及后续的通信。此时让总线空闲，自由时序即可。
最后，主机记录好40位数据，并进行校验，没有问题说明接受的数据无误，串口输出数据即可。
3.5 注意事项
四、参考代码(基于STM32)
最后，我们基于STM32的寄存器方式编写一下DHT11的驱动代码，实现串口打印温湿度数据。
4.1 DHT11驱动代码
1、dht111.h
/** @Descripttion: DHT11驱动程序（寄存器方式）* @Author: JaRyon* @version: v1.0* @Date: 2025-10-10 21:56:32*/
#ifndef __DHT11_H
#define __DHT11_H#include "stm32f10x.h"
#include "usart.h"
#include "Delay.h"// 数据线状态
#define DHT11_SDA_HIGH() {GPIOA->BSRR |= GPIO_BSRR_BR5;} // 拉高
#define DHT11_SDA_LOW() {GPIOA->BRR |= GPIO_BRR_BR5;} // 拉低
// 读数据
#define DHT11_READ (GPIOA->IDR & GPIO_IDR_IDR5) // 读电平
// 应答与非应答
#define ACK 0
#define NACK 1// 输入输出模式
typedef enum
{INPUT_MODE = 1,OUTPUT_MODE
}IOMode;// 函数声明
// 配置初始化
void DHT11_Init(void);
// IO模式设置
void DHT11_SetIOMode(IOMode mode);
// 发送起始信号
void DHT11_Start(void);
// 等待DHT11响应
int8_t DHT11_Wait4Ack(void);
// 接收DHT11的一位数据
int8_t DHT11_ReadBit(void);
// 接收DHT11的一字节数据
int8_t DHT11_ReadByte(void);
// 读取DHT11发送的数据
// int8_t DHT11_GetHumTemp(int16_t *hunitidy, int16_t *temperature);uint8_t DHT11_GetHumTemp(uint8_t *buffer);#endif2、dht11.c
/** @Descripttion: DHT11驱动程序（寄存器方式）* @Author: JaRyon* @version: v1.0* @Date: 2025-10-10 21:56:32*/
#include "dht11.h"/*** @brief DHT11初始化函数* @return None*/
void DHT11_Init(void)
{// 开漏输出 PA5 mode-11 cnf-01RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPAEN;GPIOA->CRL |= GPIO_CRL_MODE5;GPIOA->CRL &= ~GPIO_CRL_CNF5_1;GPIOA->CRL |= GPIO_CRL_CNF5_0;DHT11_SDA_HIGH();
}/*** @brief 设置DHT11引脚模式* @param mode: 输入模式或输出模式* @return None*/
void DHT11_SetIOMode(IOMode mode)
{switch (mode){case INPUT_MODE: // 浮空输入GPIOA->CRL &= ~(GPIO_CRL_MODE5 | GPIO_CRL_CNF5_1);GPIOA->CRL |= GPIO_CRL_CNF5_0;break;case OUTPUT_MODE: // 开漏输出GPIOA->CRL |= GPIO_CRL_MODE5;GPIOA->CRL &= ~GPIO_CRL_CNF5_1;GPIOA->CRL |= GPIO_CRL_CNF5_0;break;default:break;}
}/*** @brief 发送起始信号* @return None*/
void DHT11_Start(void)
{// 1. 主机占用总线DHT11_SetIOMode(OUTPUT_MODE);// 2. SDA拉低, 发出起始信号DHT11_SDA_LOW();Delay_ms(20);// 3. 主机释放总线DHT11_SDA_HIGH();DHT11_SetIOMode(INPUT_MODE);Delay_us(20);
}/*** @brief 等待DHT11响应* @return ACK表示成功，NACK表示失败* @attention 利用循环等待结束，避免延时超过或提前造成时序差错*/
int8_t DHT11_Wait4Ack(void)
{// 1. 出现应答信号if (!DHT11_READ){// 2. 等待DHT11拉低应答完成while (!DHT11_READ);// 3. 等待DHT11拉高完成，准备接收数据while (DHT11_READ);return ACK;}return NACK;
}/*** @brief 读取一个位的数据* @return 读取到的位值(0或1)* @attention 利用循环等待结束，避免延时超过或提前造成时序差错*/
// 接收DHT11的一位数据
int8_t DHT11_ReadBit(void)
{int8_t bit = 0x00;// 1. 等待总线低电平结束while (!DHT11_READ);// 2. 延时后接收数据Delay_us(28);if (DHT11_READ){bit = 1;// 3. 等待总线高电平结束while (DHT11_READ);}else{bit = 0;}return bit;
}/*** @brief 读取一个字节的数据* @return 读取到的字节值*/
int8_t DHT11_ReadByte(void)
{int8_t byte = 0x00;for (uint8_t i = 0; i < 8; i++){byte <<= 1;byte |= (DHT11_ReadBit() & 0x01);}return byte;
}/*** @brief 获取温湿度数据* @param buffer: 存储数据的缓冲区* @return 1表示成功，0表示失败* @attention DHT11自动释放总线，不用手动干预，且逻辑非的判断可能影响时序*/
uint8_t DHT11_GetHumTemp(uint8_t *buffer)
{// 发送起始信号并等待响应DHT11_Start();if (DHT11_Wait4Ack() == NACK){return NACK; // 响应失败}// 读取5个字节的数据for (uint8_t i = 0; i < 5; i++){buffer[i] = DHT11_ReadByte();}// 校验数据return (buffer[0] + buffer[1] + buffer[2] + buffer[3] == buffer[4]) ? 1 : 0;
}
4.2 主函数代码
/** @Descripttion: 串口打印DHT11测量的温湿度数据（基于寄存器实现） * @Author: JaRyon* @version: v1.0* @Date: 2025-10-10 21:56:32*/
// DHT11对时序要求比较严格，需要严格按照指定时序接收数据
//时序模拟过程中尽可能减少无关指令/* 引脚定义DHT11:VCC ---> 3.3/5VDATA ---> PA5GND ---> GNDCH340:5V ---> 5VGND ---> GNDTX ---> PA10RX ---> PA9
*/#include "stm32f10x.h"
#include "usart.h"
#include "dht11.h"int main(void)
{uint8_t DHT11_Data[5] = {0}; // 存储温湿度数据的缓冲区uint8_t readRes; // 读取结果标志USART_Init();DHT11_Init();while (1){// 读取温湿度数据readRes = DHT11_GetHumTemp(DHT11_Data);if (readRes){// 数据读取成功，打印结果printf("Read Success!\r\n");printf("---------------------\r\n");printf("humidity: %d.%d %%RH \r\n", DHT11_Data[0], DHT11_Data[1]);printf("temperature: %d.%d C \r\n", DHT11_Data[2], DHT11_Data[3]);for (uint8_t i = 0; i < 5; i++){printf("DHT11_Data[%d] = %d\n", i, *(DHT11_Data + i));}printf("CRC: 0x%02X \r\n", DHT11_Data[4]);}else{// 数据读取失败printf("Check Connected!\r\n");}printf("---------------------\r\n");// 每3秒读取一次Delay_ms(3000);}
}
4.3 测试效果
参考资料
DHT11 奥松-ASAIR_PDF_数据手册 | 电容式温湿度传感器模块
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