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# **温湿度传感器设计**
板上设计了一款有已校准数字信号输出的温湿度传感器:DHT11。
该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不卓越的长期稳定性。传感器包拪一个电阻式感湿元件和一个 NTC 测温元件， 具有抗干扰能力强、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储存在 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，信号传输距离可达 20 米以 上，产品为 4 针单排引脚封装。连接方便，特殊封装形式可根据我们的需求而修改。
## **DHT11外形及引脚排列**
VCC是电源脚，正电源输入3.5-5.5V；DOUT是数据输入/输出脚，单总线；NC是空脚，扩展未用；GND是电源地脚。能够同时对相对温湿度进行检测；输出为数字信号，可以减少预处理信号的负担，减轻用户工作量；输出为单总线结构，能够有效减少对单片机的I/O口的占用，节省资源并且不用再额外的增加电器元件；单总线传输协议使单片机读取传感器的数据更加方便快；全部校准，为8位二进制数编码方式。湿度测量范围20%~90%RH;温度测量范围0~50℃；适用范围广泛，在恒湿控制、温湿度计、消费类家电领域都有应用。
## **电路接口**
连接线长度短于20米时用5K上拉电阻；DHT11的供电电压为 3-5.5V。传感器上电后，要等待 1s 以越过不稳定状态在此期间无需发送任何指令。电源引(VDD，GND)之间可增加一个100nF 的电容，用以去 耦滤波。
## **串行接口**
DATA 用于微处理器与 DHT11之间的通讯和同步,采用单总线数据格式,一次 通讯时间4ms左右,数据分小数部分和整数部分,具体格式在下面说明,当前小数 部分用于以后扩展,现读出为零.操作流程如下:
一次完整的数据传输为40bit,高位先出。 数据格式: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 数据传送正确时校验和数据等于“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”所得结果的末8位。 用户MCU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40bit的数据,并触发一次信号采集, 用户可选择读取部分数据.从模式下,DHT11接收到开始信号触发一次温湿度采集, 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。
### 通讯过程如图所示
总线空闲状态为高电平,主机把总线拉低等待DHT11响应,主机把总线拉低必
须大于18毫秒,保证DHT11能检测到起始信号。DHT11接收到主机的开始信号后, 等待主机开始信号结束,然后发送80us低电平响应信号.主机发送开始信号结束 后,延时等待20-40us后, 读取DHT11的响应信号,主机发送开始信号后,可以切换 到输入模式,或者输出高电平均可, 总线由上拉电阻拉高。
总线为低电平,说明DHT11发送响应信号,DHT11发送响应信号后,再把总线拉 高80us,准备发送数据,每一bit数据都以50us低电平时隙开始,高电平的长短定 了数据位是0还是1.格式见下面图示.如果读取响应信号为高电平,则DHT11没有 响应,请检查线路是否连接正常.当最后一bit数据传送完毕后，DHT11拉低总线 50us,随后总线由上拉电阻拉高进入空闲状态。
### 数字0信号表示方法如图所示
DHT11先把总线拉低12-14us然后拉高，高电平保持时间在26-28us范围内，则此时为‘0’电平
### 数字1信号表示方法
DHT11先把总线拉低12-14us然后拉高，高电平保持时间在116-118us范围内，则此时为‘1’电平。本次设计的程序是在高电平延时30us之后读取，如果还是低电平，则输出‘0’，如果是高电平，则输出‘1’。
## **编程代码**
~~~
#ifndef _DHT11_H__ //防止重载
#define _DHT11_H__
sbit p33= P3^7; //温度数据线，根据个人情况修改
void Delay(U16 j) //100us延时
{
U8 i;
for(;j>0;j--)
{
for(i=0;i<27;i++);
}
}
void Delay_10us(void) //进入函数3us
{
U8 i; //1us
i--; //1us
i--;
i--;
i--;
i--;
i--;
}
void COM(void) //串行读一个字节数据
{
U8 i;
for(i=0;i<8;i++)
{
U8FLAG=2;
while((!p33)&&U8FLAG++);//自加254次 默认执行下面程序 50us低电平结束判断
Delay_10us();
Delay_10us();
Delay_10us();
U8temp=0; //判断数据位是0还是1 如果高电平高过预定0高电平值则数据位为 1
if(p33)U8temp=1;
U8FLAG=2;
while((p33)&&U8FLAG++); //等待0/1高电平信号结束
//超时则跳出for循环
// if(U8FLAG==1)break; //经历255us 在这里不会执行
U8comdata<<=1;
U8comdata|=U8temp;
}
}
void RH(void)
{
//主机拉低18ms
p33=0;
Delay(180);
p33=1;
//总线由上拉电阻拉高 主机延时20us
Delay_10us();
Delay_10us();
Delay_10us();
Delay_10us();
//主机设为输入 判断从机响应信号
p33=1;
//判断从机是否有低电平响应信号 如不响应则不读数据，响应则向下运行
if(!p33) //p20==0往下执行
{
U8FLAG=2;
//判断从机发出 80us 的低电平响应信号是否结束
while((!p33)&&U8FLAG++); //强制低电平信号最长为254us
U8FLAG=2;
//判断从机发出 80us 的高电平，如发出则进入数据接收状态
while((p33)&&U8FLAG++);
//数据接收状态
COM();
U8RH_data_H_temp=U8comdata;
COM();
U8RH_data_L_temp=U8comdata;
COM();
U8T_data_H_temp=U8comdata;
COM();
U8T_data_L_temp=U8comdata;
COM();
U8checkdata_temp=U8comdata;
p33=1;
//数据校验
U8temp=(U8T_data_H_temp+U8T_data_L_temp+U8RH_data_H_temp+U8RH_data_L_temp);
if(U8temp==U8checkdata_temp)
{
U8RH_data_H=U8RH_data_H_temp;
U8RH_data_L=U8RH_data_L_temp; //低八位为0
U8T_data_H=U8T_data_H_temp;
U8T_data_L=U8T_data_L_temp; //低八位为0
U8checkdata=U8checkdata_temp;
}
}
}
#endif
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## 参考文献
1.如何选择好的温湿度传感器 http://www.chinabaike.com/z/yiqi/2011/0215/292956.html
2.温湿度传感器，不一样的未来，你晓得么？ http://sensor.ofweek.com/2016-03/ART-81002-8420-29075960.html
