數(shù)字溫濕度傳感器DHT11詳解及例程利用串口顯示

數(shù)字溫濕度傳感器DHT11 1、概述 DHTxx 系列數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電阻式測濕元件和一個(gè)NTC測溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接。因此，該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)DHTxx傳感器都在極為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲(chǔ)存在 OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測信號(hào)的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行輸出接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，使其成為各類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場合的最佳選則。本產(chǎn)品為 4 針單排引腳封裝，特殊封裝形式可根據(jù)用戶需求而提供。 、產(chǎn)品特性 濕溫度傳感器的一體化結(jié)構(gòu)能相對(duì)的同時(shí)對(duì)相對(duì)濕度和溫度進(jìn)行測量 。 數(shù)字信號(hào)輸出，從而減少用戶信號(hào)的預(yù)處理負(fù)擔(dān)。 單總線結(jié)構(gòu)輸出有效的節(jié)省用戶控制器的I/O口資源。并且，不需要額外電器元件。 獨(dú)特的單總數(shù)據(jù)傳輸線協(xié)議使得讀取傳感器的數(shù)據(jù)更加便捷。 全部校準(zhǔn)。編碼方式為8位二進(jìn)制數(shù)。 40bit 二進(jìn)制數(shù)據(jù)輸出。其中濕度整數(shù)部分占1Byte，小數(shù)部分1Byte；溫度整數(shù)部分1Byte，小數(shù)部分1Byte。其中，濕度為高16位。最后1Byte為校驗(yàn)和。 卓越的長期穩(wěn)定性，超低功耗。 4引腳安裝，超小尺寸。 各型號(hào)管腳完全可以互換。 測量濕度范圍從20RH到90RH；測量溫度范圍從0到50。 適用范圍包括恒濕控制，消費(fèi)家電類產(chǎn)品，溫濕度計(jì)等領(lǐng)域。 、外型與引腳排列引腳說明： Vcc 正電源 Dout 輸出 NC 空腳 GND 地 - 1 - 圖3.0 DHT外型及管腳 4、詳細(xì)引腳說明： 傳感器管腳方向識(shí)別：正面（有通氣孔的一面）看過去，從左到右依次為1、2、3、4腳。 表4.0：引腳說明 引腳號(hào) 引腳名稱 類型 引腳說明 1 VCC 電源 正電源輸入，3V-5.5V DC 2 Dout 輸出 單總線。數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳 3 NC 空 空腳。擴(kuò)展未用 4 GND 地 電源地 電源引腳，DHTxx的供電電壓為 3.55.5V。傳感器上電后，要等待 1s 以越過不穩(wěn)定狀態(tài)在此期間不要發(fā)送任何指令。電源引腳（VDD，GND）之間可增加一個(gè)100nF 的電容，用以去耦濾波。 5、訂貨信息 型號(hào) 測量范圍 測濕精度測溫精度分辨力 封裝 DHT11 2090RH 0505RH 2 1 4針單排直插 6、傳感器性能說明 參數(shù) 條件 Min Typ Max 單位 濕度 分辨率 1 1 1 %RH 8 Bit 重復(fù)性 1 %RH 精度 25 4 %RH 050 5 %RH 互換性 可完全互換 量程范圍 0 30 90 %RH 25 20 90 %RH 50 20 80 %RH 響應(yīng)時(shí)間 1/e(63%)25，1m/s 空氣 6 10 15 S 遲滯 1 %RH 長期穩(wěn)定性 典型值 1 %RH/yr 溫度 分辨率 1 1 1 8 8 8 Bit 重復(fù)性 1 精度 1 2 量程范圍 0 50 響應(yīng)時(shí)間 1/e(63%) 6 30 S 7、連接接口說明 DHTxx數(shù)字濕溫度傳感器連接電路簡單，只需要占用控制器一個(gè)I/O口即可完成上下位的連接。典型應(yīng)用電路如下圖所示。另外，建議連接線長度短于20時(shí)用5K上拉電阻,大于20米時(shí)根據(jù)實(shí)際情況使用合適的上拉電阻，如圖5.0所示。 圖5.0 典型電路連接 8、數(shù)據(jù)格式及處理 8.1、格式 數(shù)字濕溫度傳感器采用單總線數(shù)據(jù)格式。即，單個(gè)數(shù)據(jù)引腳端口完成輸入輸出雙向傳輸。其數(shù)據(jù)包由5Byte（40Bit）組成。一次通訊時(shí)間最大3ms,數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分,具體格式在下面說明。 DATA 用于微處理器與 DHTxx之間的通訊和同步,采用單總線數(shù)據(jù)格式, 當(dāng)前小數(shù)部分用于以后擴(kuò)展,現(xiàn)讀出為0。操作流程如下： 一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為40bit，高位先出。 數(shù)據(jù)格式：8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù) +8bit溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù) +8bit校驗(yàn)和 校驗(yàn)和數(shù)據(jù)為前四個(gè)字節(jié)相加。 具體見表6.1： 濕度 溫度 校驗(yàn) 整數(shù) 小數(shù) 整數(shù) 小數(shù) 8Bit 8Bit 8Bit 8Bit 8Bit 8.2、數(shù)據(jù)編碼及處理 傳感器數(shù)據(jù)輸出的是未編碼的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)(濕度、溫度、整數(shù)、小數(shù))之間應(yīng)該分開處理。如果，某次從傳感器中讀取如下5Byte數(shù)據(jù)： byte4 byte3 byte2 byte1 byte0 整數(shù) 小數(shù) 整數(shù) 小數(shù) 校驗(yàn)和 濕度 溫度 校驗(yàn)和 由以上數(shù)據(jù)就可得到濕度和溫度的值，計(jì)算方法： humi (濕度)= byte4 . byte3=45.0 (RH) temp (溫度)= byte2 . byte1=28.0 ( ) jiaoyan(校驗(yàn))= byte4+ byte3+ byte2+ byte1=73 9、時(shí)序 DHTxx傳感器是通過奧松電子有限公司開發(fā)的單總線協(xié)議和上位機(jī)（控制器）進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。DHTxx傳感器需要嚴(yán)格的讀寫協(xié)議來確保數(shù)據(jù)的完整性。整個(gè)讀寫分為，上位機(jī)發(fā)送起始信號(hào)，上位機(jī)接收下位機(jī)發(fā)來的握手響應(yīng)信號(hào)，讀0，和讀1四個(gè)步驟。所有的信號(hào)除主機(jī)啟動(dòng)復(fù)位信號(hào)外，全部都由DHTxx產(chǎn)生。 通過單總線訪問DHTxx順序歸納如下： 主機(jī)發(fā)開始信號(hào) 主機(jī)等待接收DHTxx響應(yīng)信號(hào) 主機(jī)連續(xù)接收40Bit的數(shù)據(jù)和校驗(yàn)和 數(shù)據(jù)處理 9.1、主機(jī)復(fù)位信號(hào)和DHT響應(yīng)信號(hào) 圖7.1 DHT復(fù)位時(shí)序 用戶主機(jī)發(fā)送一次開始信號(hào)（低電平）DHT從低速模式轉(zhuǎn)換到高速模式,等待主機(jī)開始信號(hào)結(jié)束（拉高）后,DHT發(fā)送響應(yīng)信號(hào),送出40bit的數(shù)據(jù),并觸發(fā)一次信號(hào)采集,用戶可選擇讀取部分?jǐn)?shù)據(jù)。注意：總線線空閑狀態(tài)為高電平，主機(jī)把總線線拉低等待DHT響應(yīng),主機(jī)把總線線拉低必須大于18毫秒，保證DHT能檢測到起始信號(hào)。 DHT接收到主機(jī)的開始信號(hào)后,等待主機(jī)開始信號(hào)結(jié)束,然后發(fā)送低電平響應(yīng)信號(hào)。主機(jī)發(fā)送開始信號(hào)結(jié)束后,延時(shí)等待20-40us后, 讀取DHT的回應(yīng)信號(hào),主機(jī)發(fā)送開始信號(hào)后,可以切換到輸入模式,或者輸出高電平均可，總線線由上拉電阻拉高。 9.2、DHT開始發(fā)送數(shù)據(jù)流程 圖7.2 讀DHT數(shù)據(jù)流程 主機(jī)發(fā)送開始信號(hào)后,延時(shí)等待20us-40us后讀取DHT的回應(yīng)信號(hào)，讀取總線為低電平,說明DHT發(fā)送響應(yīng)信號(hào)，DHT發(fā)送響應(yīng)信號(hào)后，再把總線拉高,準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù),每一bit數(shù)據(jù)都以低電平開始,格式見下面圖示。如果讀取響應(yīng)信號(hào)為高電平,則DHT沒有響應(yīng),請檢查線路是否連接正常。 9.3、數(shù)字0信號(hào)表示方法 圖7.3 信號(hào)0時(shí)序圖 數(shù)字0表示方法為，首先DHT把總線拉低12-14us然后拉高，高電平保持時(shí)間在26-28us這個(gè)范圍內(nèi)。則此比特為0電平。 9.4、數(shù)字1信號(hào)表示方法 圖7.4 信號(hào)1時(shí)序圖 數(shù)字1表示方法為，首先DHT把總線拉低12-14us然后拉高，高電平保持時(shí)間在116-118us這個(gè)范圍內(nèi)。則此比特為1電平。 10、 測量分辨率 測量分辨率分別為 8bit（溫度）、8bit（濕度）。 11、電氣特性 VDD=5V，T = 25，除非特殊標(biāo)注 參數(shù) 條件 min typmax單位 供電 DC 3 5 5.5V 供電電流 測量 0.5 2.5mA 平均 0.2 0.5mA 待機(jī) 100 150uA 采樣周期 秒 1 次 注:采樣周期間隔不得低于1秒鐘。 12、應(yīng)用信息 12.1工作與貯存條件 超出建議的工作范圍可能導(dǎo)致高達(dá)3%RH的臨時(shí)性漂移信號(hào)。返回正常工作條后，傳感器會(huì)緩慢地向校準(zhǔn)狀態(tài)恢復(fù)。要加速恢復(fù)進(jìn)程/可參閱7.3小節(jié)的“恢復(fù)處理”。在非正常工作條件下長時(shí)間使用會(huì)加速產(chǎn)品的老化過程。 12.2暴露在化學(xué)物質(zhì)中 電阻式濕度傳感器的感應(yīng)層會(huì)受到化學(xué)蒸汽的干擾，化學(xué)物質(zhì)在感應(yīng)層中的擴(kuò)散可能導(dǎo)致測量值漂移和靈敏度下降。在一個(gè)純凈的環(huán)境中，污染物質(zhì)會(huì)緩慢地釋放出去。下文所述的恢復(fù)處理將加速實(shí)現(xiàn)這一過程。高濃度的化學(xué)污染會(huì)導(dǎo)致傳感器感應(yīng)層的徹底損壞。 12.3恢復(fù)處理 置于極限工作條件下或化學(xué)蒸汽中的傳感器，通過如下處理程序，可使其恢復(fù)到校準(zhǔn)時(shí)的狀態(tài)。在50-60和70%RH的濕度條件下保持 5小時(shí)以上。 12.4溫度影響 氣體的相對(duì)濕度，在很大程度上依賴于溫度。因此在測量濕度時(shí)，應(yīng)盡可能保證濕度傳感器在同一溫度下工作。如果與釋放熱量的電子元件共用一個(gè)印刷線路板，在安裝時(shí)應(yīng)盡可能將DHT11遠(yuǎn)離電子元件，并安裝在熱源下方，同時(shí)保持外殼的良好通風(fēng)。為降低熱傳導(dǎo)，DHT11與印刷電路板其它部分的銅鍍層應(yīng)盡可能最小，并在兩者之間留出一道縫隙。 12.5光線 長時(shí)間暴露在太陽光下或強(qiáng)烈的紫外線輻射中，會(huì)使性能降低。 12.6配線注意事項(xiàng) DATA信號(hào)線材質(zhì)量會(huì)影響通訊距離和通訊質(zhì)量,推薦使用高質(zhì)量屏蔽線。 13、封裝信息 14、 焊接信息 手動(dòng)焊接，在最高260的溫度條件下接觸時(shí)間須少于10秒。 15、注意事項(xiàng) (1)避免結(jié)露情況下使用。 (2)長期保存條件：溫度1040，濕度60以下。 例程：/*/ DHT21使用范例 /單片機(jī) ： AT89S52 或 STC89C52RC / 功能 ：串口發(fā)送溫濕度數(shù)據(jù) 波特率 9600 /硬件連接： P2.0口為通訊口連接DHT11,DHT11的電源和地連接單片機(jī)的電源和地，單片機(jī)串口加MAX232連接電腦 /*/#include #include /typedef unsigned char U8; /* defined for unsigned 8-bits integer variable 無符號(hào)8位整型變量 */typedef signed char S8; /* defined for signed 8-bits integer variable 有符號(hào)8位整型變量 */typedef unsigned int U16; /* defined for unsigned 16-bits integer variable 無符號(hào)16位整型變量 */typedef signed int S16; /* defined for signed 16-bits integer variable 有符號(hào)16位整型變量 */typedef unsigned long U32; /* defined for unsigned 32-bits integer variable 無符號(hào)32位整型變量 */typedef signed long S32; /* defined for signed 32-bits integer variable 有符號(hào)32位整型變量 */typedef float F32; /* single precision floating point variable (32bits) 單精度浮點(diǎn)數(shù)（32位長度） */typedef double F64; /* double precision floating point variable (64bits) 雙精度浮點(diǎn)數(shù)（64位長度） */#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define Data_0_time 4/-/-IO口定義區(qū)-/-/sbit P2_0 = P20 ;sbit P2_1 = P21 ;sbit P2_2 = P22 ;sbit P2_3 = P23 ;/-/-定義區(qū)-/-/U8 U8FLAG,k;U8 U8count,U8temp;U8 U8T_data_H,U8T_data_L,U8RH_data_H,U8RH_data_L,U8checkdata;U8 U8T_data_H_temp,U8T_data_L_temp,U8RH_data_H_temp,U8RH_data_L_temp,U8checkdata_temp;U8 U8comdata;U8 outdata5; /定義發(fā)送的字節(jié)數(shù) U8 indata5;U8 count, count_r=0;U8 str5=RS232;U16 U16temp1,U16temp2;SendData(U8 *a)outdata0 = a0; outdata1 = a1;outdata2 = a2;outdata3 = a3;outdata4 = a4;count = 1;SBUF=outdata0; void Delay(U16 j) U8 i; for(;j0;j-) for(i=0;i27;i+); void Delay_10us(void) U8 i; i-; i-; i-; i-; i-; i-; void COM(void) U8 i; for(i=0;i8;i+) U8FLAG=2; /- P2_1=0 ; /T P2_1=1 ; /T /- while(!P2_0)&U8FLAG+);Delay_10us();Delay_10us();/Delay_10us(); U8temp=0; if(P2_0)U8temp=1; U8FLAG=2; while(P2_0)&U8FLAG+); /- P2_1=0 ; /T P2_1=1 ; /T /- /超時(shí)則跳出for循環(huán) if(U8FLAG=1)break; /判斷數(shù)據(jù)位是0還是1 / 如果高電平高過預(yù)定0高電平值則數(shù)據(jù)位為 1 U8comdata=1; U8comdata|=U8temp; /0 /rof /-/-濕度讀取子程序 -/-/-以下變量均為全局變量-/-溫度高8位= U8T_data_H-/-溫度低8位= U8T_data_L-/-濕度高8位= U8RH_data_H-/-濕度低8位= U8RH_data_L-/-校驗(yàn) 8位 = U8checkdata-/-調(diào)用相關(guān)子程序如下-/- Delay();, Delay_10us();,COM(); /-void RH(void) /主機(jī)拉低18ms P2_0=0; Delay(180); P2_0=1; /總線由上拉電阻拉高 主機(jī)延時(shí)20us Delay_10us(); Delay_10us(); Delay_10us(); Delay_10us(); /主機(jī)設(shè)為輸入 判斷從機(jī)響應(yīng)信號(hào) P2_0=1; /判斷從機(jī)是否有低電平響應(yīng)信號(hào) 如不響應(yīng)則跳出，響應(yīng)則向下運(yùn)行 if(!P2_0) /T ! U8FLAG=2; /判斷從機(jī)是否發(fā)出 80us 的低電平響應(yīng)信號(hào)是否結(jié)束 while(!P2_0)&U8FLAG+); U8FLAG=2; /判斷從機(jī)是否發(fā)出 80us 的高電平，如發(fā)出則進(jìn)入數(shù)據(jù)接收狀態(tài) while(P2_0)&U8FLAG+); /數(shù)據(jù)接收狀態(tài) 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; P2_0=1; /數(shù)據(jù)校驗(yàn) 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; U8T_data_H=U8T_data_H_temp; U8T_data_L=U8T_data_L_temp; U8checkdata=U8checkdata_temp; /fi /fi/-/main()功能描述: AT89C51 11.0592MHz 串口發(fā) /送溫濕度數(shù)據(jù),