本文我们利用树莓派的GPIO口来跟数字湿温度计模块DHT11进行通信取得温度和湿度数据并显示在数码管上，通过按钮来切换显示温度或湿度。
最终效果
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硬件
- 数码管
- 杜邦线
- 面包板
- 按钮1只
- 数字湿温度计DHT11模块。（我们这个教程里用到的所有电子元件均可在淘宝购买到）
原理说明
原始的DHT11模块有4根引脚，长成这个样子：
由图可以看出4根引脚里除了VCC，GND，DATA以外，还有一个引脚是N/A，也就是不使用。（不使用引出来干嘛？好看吗？不解）
本文使用的是又被封装了一次的模块，去掉了无用的引脚。其他3个引脚保留。功能完全一样，所以如果你手头上的DHT11是有4根引脚的请忽略N/A针脚，其他的跟我使用的这种完全通用。3个针脚分别连接到3.3v电源，GND和任意GPIO口上。根据数据手册（文末提供下载）的说明，总线（DATA引脚）在空闲状态需要保持高电平状态，所以我们除了将DATA引脚接到一个GPIO口上，还要通过一个4.7K（经实测2K左右的就够了）的电阻将DATA引脚并联到VCC上。这个电阻也称上拉电阻，电阻就是一般的电阻，只是在这里起的作用是上拉电平的作用所以称之为上拉电阻。
与DHT11通信时，发送和接收信息都在一根DATA口上，这种只用1根总线的数据传输方式称为单总线模式。
向DHT11发送数据时，GPIO口需要设置为OUTPUT模式，从DHT11接收数据时GPIO口需要切换成INPUT模式。
具体通信的时序如下：
- 由于有上拉电阻存在，总线（DATA）空闲状态为高电平。
- 树莓派GPIO口设置为OUTPUT模式。
- 树莓派向DHT11发送起始信号。方式是GPIO口设置低电平并持续一段时间，根据数据手册的说明，这段时间必须大于18毫秒，保证DHT11能检测到起始信号。
- 树莓派起始信号输出完毕，切换到输入模式，等待DHT11响应。一旦切换到输入模式GPIO口就不再输出电平信号，总线处于释放状态，由于有上拉电阻的存在，总线被拉回高电平。
- 在总线被拉回至高电平通知DHT11主机已经准备好接受数据以后，DHT11还会继续等待20-40us左右以后才会开始发送反馈信号。
- DHT11开始发送反馈信号，总线被DHT11拉低，持续80us左右。
- 这个持续了80us左右的低电平的反馈信号结束以后，DHT11又会将DATA口拉回高电平并再次持续80us左右。
- DHT11开始正式传输40bit的二进制数据（0或1）。每一个bit的数据（0或者1）总是由一段持续50us的低电平信号开始，再由一段持续26us-28us（数据0）或者持续70us（数据1）的高电平结束。一直到40位数据传输完毕。这40位的数据内容是：
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。而校验和数据应该等于“湿度整数数据+湿度小数数据+温度整数数据+温度小数数据”所得结果的末8位。
我们的程序就应该遵循上述时序来与DHT11进行数据通信。
硬件连接
下面的连接图只标出了DHT11的连线和上拉电阻的连线方法。数码管和按钮的连线请参考上一篇。
关键代码
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| void readDHT11() {
int i,j,cnt = 0;
for (j = 0; j < RETRY; ++j)
{
for (i = 0; i < 5; ++i) {
data[i] = 0;
}
pinMode (DATA, OUTPUT) ;
digitalWrite (DATA, HIGH);
usleep(500000);
digitalWrite (DATA, LOW);
usleep(TIME_START);
digitalWrite (DATA, HIGH);
pinMode (DATA, INPUT);
cnt=0;
while (digitalRead(DATA) == HIGH) {
cnt++;
if (cnt > MAXCNT)
{
printf("DHT11未响应，请检查连线是否正确，元件是否正常工作。\n");
exit(1);
}
}
cnt=0;
while (digitalRead(DATA) == LOW) {
cnt++;
if (cnt > MAXCNT)
{
printf("DHT11未响应，请检查连线是否正确，元件是否正常工作。\n");
exit(1);
}
}
cnt=0;
while (digitalRead(DATA) == HIGH) {
cnt++;
if (cnt > MAXCNT)
{
printf("DHT11未响应，请检查连线是否正确，元件是否正常工作。\n");
exit(1);
}
}
for (i = 0; i < 40; i++)
{
while (digitalRead(DATA) == LOW) {
}
cnt=0;
while (digitalRead(DATA) == HIGH) {
cnt++;
if (cnt > MAXCNT)
{
break;
}
}
if (cnt > MAXCNT)
{
break;
}
bits[i] = cnt;
}
for (i = 0; i < 40; ++i) {
data[i/8] <<= 1;
if (bits[i] > VAL)
{
data[i/8] |= 1;
}
}
for (i = 0; i < 5; ++i) {
printf("data[%d] = %d \n", i, data[i] );
}
if (data[4] == (data[0] + data[1] + data[2] + data[3]) & 0xFF ) {
printf("校验成功！ \n");
shidu = data[0];
wendu = data[2];
break;
} else {
printf("校验不成功，重新取值！ \n");
continue;
}
}
}
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校验和
下图是实际运行时利用校验和检测到数据出现了接收错误的情况
资源下载
点击下载C源码
点击下载DHT11模块产品手册
