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wzjs 2025/9/6 19:51:13

WordPress插件提示信息,如何优化关键词搜索,医院网站建设技术方案ppt,上海闵行建网站公司一、引言在嵌入式系统开发中，温度数据的采集是一个常见的需求。DHT11 是一款低成本、易于使用的数字温湿度传感器，它可以同时测量温度和湿度，并通过单总线协议将数据传输给微控制器。STM32F407 是一款性能强大的 ARM Cortex - M4 内核微控制…

一、引言

在嵌入式系统开发中，温度数据的采集是一个常见的需求。DHT11 是一款低成本、易于使用的数字温湿度传感器，它可以同时测量温度和湿度，并通过单总线协议将数据传输给微控制器。STM32F407 是一款性能强大的 ARM Cortex - M4 内核微控制器，结合 STM32 的 HAL（Hardware Abstraction Layer）库，可以方便地实现与 DHT11 的通信，完成温度数据的采集。

二、DHT11 传感器介绍

2.1 基本特性

测量范围：温度范围为 0 - 50℃，湿度范围为 20 - 90% RH。
精度：温度精度为 ±2℃，湿度精度为 ±5% RH。
分辨率：温度和湿度的分辨率均为 1℃和 1% RH。
接口：单总线数字接口，通信简单。

2.2 引脚说明

DHT11 传感器通常有 4 个引脚，分别是 VCC（电源正极）、GND（电源负极）、DATA（数据传输线）和一个未使用的引脚。

2.3 数据格式

DHT11 一次传输 40 位数据，数据格式为：8 位湿度整数部分 + 8 位湿度小数部分 + 8 位温度整数部分 + 8 位温度小数部分 + 8 位校验和。在实际应用中，DHT11 的湿度小数部分和温度小数部分通常为 0。校验和用于验证数据的准确性，其值等于前 4 个 8 位数据之和的低 8 位。

三、DHT11 通信时序理解

3.1 起始信号

主机发送起始信号：STM32F407 作为主机，需要先发送一个起始信号来启动一次数据采集。主机将 DATA 引脚拉低至少 18ms，然后拉高 20 - 40μs。
传感器响应信号：DHT11 检测到起始信号后，会拉低 DATA 引脚 80μs 表示响应，然后再拉高 80μs 准备发送数据。

3.2 数据传输

数据位的表示：DHT11 通过 DATA 引脚的高低电平持续时间来表示数据位。高电平持续时间约为 26 - 28μs 表示逻辑 0，高电平持续时间约为 70μs 表示逻辑 1。
数据传输过程：DHT11 依次发送 40 位数据，主机需要在每个数据位的高电平期间进行采样，判断该位是逻辑 0 还是逻辑 1。

四、STM32F407 HAL 库配置

4.1 硬件连接

将 DHT11 的 VCC 引脚连接到 STM32F407 的 3.3V 电源，GND 引脚连接到地，DATA 引脚连接到 STM32F407 的一个 GPIO 引脚（例如 PA0）。

4.2 CubeMX 配置

创建新项目：打开 STM32CubeMX，选择 STM32F407 芯片型号，创建一个新的工程。
配置 GPIO：在 Pinout 视图中，将 PA0 引脚配置为 GPIO_Output 和 GPIO_Input（因为在通信过程中需要切换引脚的输入输出模式）。
配置时钟：根据需要配置系统时钟，确保系统正常运行。
生成代码：点击 “Project” -> “Generate Code” 生成基于 HAL 库的代码。

4.3 代码实现

4.3.1 定义宏和全局变量

#define DHT11_PIN GPIO_PIN_0
#define DHT11_PORT GPIOAuint8_t dht11_data[5];

4.3.2 延时函数

由于 DHT11 的时序对延时要求较高，需要实现精确的延时函数。可以使用 SysTick 定时器来实现微秒级延时。

void delay_us(uint32_t us)
{uint32_t start = SysTick->VAL;uint32_t reload = SysTick->LOAD;uint32_t ticks = us * (SystemCoreClock / 1000000);while ((start - SysTick->VAL) % (reload + 1) < ticks);
}

4.3.3 发送起始信号

void dht11_start(void)
{HAL_GPIO_WritePin(DHT11_PORT, DHT11_PIN, GPIO_PIN_RESET);HAL_Delay(20);  // 拉低至少18msHAL_GPIO_WritePin(DHT11_PORT, DHT11_PIN, GPIO_PIN_SET);delay_us(30);   // 拉高20 - 40μs
}

4.3.4 等待传感器响应

uint8_t dht11_wait_response(void)
{uint8_t timeout = 0;// 等待传感器拉低while (HAL_GPIO_ReadPin(DHT11_PORT, DHT11_PIN) == GPIO_PIN_SET){delay_us(1);timeout++;if (timeout > 100)return 1;  // 超时}timeout = 0;// 等待传感器拉高while (HAL_GPIO_ReadPin(DHT11_PORT, DHT11_PIN) == GPIO_PIN_RESET){delay_us(1);timeout++;if (timeout > 100)return 1;  // 超时}return 0;
}

4.3.5 读取一位数据

uint8_t dht11_read_bit(void)
{uint8_t timeout = 0;// 等待高电平while (HAL_GPIO_ReadPin(DHT11_PORT, DHT11_PIN) == GPIO_PIN_RESET){delay_us(1);timeout++;if (timeout > 100)return 0;  // 超时}delay_us(40);  // 等待40μsif (HAL_GPIO_ReadPin(DHT11_PORT, DHT11_PIN) == GPIO_PIN_SET){// 等待高电平结束while (HAL_GPIO_ReadPin(DHT11_PORT, DHT11_PIN) == GPIO_PIN_SET){delay_us(1);timeout++;if (timeout > 100)return 0;  // 超时}return 1;}else{return 0;}
}

4.3.6 读取一个字节数据

uint8_t dht11_read_byte(void)
{uint8_t byte = 0;uint8_t i;for (i = 0; i < 8; i++){byte <<= 1;byte |= dht11_read_bit();}return byte;
}

4.3.7 读取 DHT11 数据

uint8_t dht11_read_data(void)
{uint8_t i;uint8_t checksum;dht11_start();if (dht11_wait_response())return 1;  // 响应超时for (i = 0; i < 5; i++){dht11_data[i] = dht11_read_byte();}checksum = dht11_data[0] + dht11_data[1] + dht11_data[2] + dht11_data[3];if (checksum != dht11_data[4])return 1;  // 校验和错误return 0;
}

4.3.8 主函数

int main(void)
{HAL_Init();SystemClock_Config();MX_GPIO_Init();while (1){if (dht11_read_data() == 0){uint8_t temperature = dht11_data[2];// 处理温度数据// ...}HAL_Delay(2000);  // 每2秒采集一次数据}
}