數(shù)字溫濕度傳感器DHT11詳解及例程利用串口顯示

1、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數(shù)字信號輸出的溫濕度復(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。傳感器包括一個電阻式測濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8位單片機相連接。因此，該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。每個DHTxx傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進行校準。校準系數(shù)以程序的形式儲存在 OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測信號的處理過程中要調(diào)用這些校準系數(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

2、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)能相對的同時對相對濕度和溫度進行測量 。 􀁺 數(shù)字信號輸出，從而減少用戶信號的預(yù)處理負擔。 􀁺 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。編碼方式為8位二進制數(shù)。 􀁺 40bit 二進制數(shù)據(jù)輸出。其中濕度整數(shù)部分占1Byte，小數(shù)部分1Byte；溫度

3、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，消費家電類產(chǎn)品，溫濕度計等領(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、詳細引腳說明： 傳感器管腳方向識別：正面（有通氣孔的一面）看過去，從左到右依次

4、為1、2、3、4腳。 表4.0：引腳說明 引腳號 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100nF 的電容，用以去耦濾波。 5、訂貨信息 型號 測量范圍 測濕精度測溫精度分辨力 封裝 DHT11 2090RH 050±5RH ±2 1 4針單排直插 6、傳感器性能說明 參數(shù) 條

5、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)時間 1/e(63%) 6 30

6、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時用5K上拉電阻,大于20米時根據(jù)實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, 當前小數(shù)部分用于以后擴展,現(xiàn)讀出

7、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校驗和 校驗和數(shù)據(jù)為前四個字節(jié)相加。 具體見表6.1： 濕度 溫度 校驗 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 00101101 00000000 00011100 000

8、00000 01001001 整數(shù) 小數(shù) 整數(shù) 小數(shù) 校驗和 濕度 溫度 校驗和 由以上數(shù)據(jù)就可得到濕度和溫度的值，計算方法： humi (濕度)= byte4 . byte3=45.0 (RH) temp (溫度)= byte2 . byte1=28.0 ( ) jiaoyan(校驗)= byte4+ byte3+ byte2+ byte1=73 9、時序 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（控制器）進行數(shù)據(jù)通信。DHTxx傳感器需要嚴格的讀寫協(xié)議來確保數(shù)據(jù)的完整性。整個讀寫分為，上位機發(fā)送起始信號，上位機接收下位機發(fā)來的握手響應(yīng)信號，讀0，和讀1四個步驟。所有的

9、信號除主機啟動復(fù)位信號外，全部都由DHTxx產(chǎn)生。 通過單總線訪問DHTxx順序歸納如下： 􀁺 主機發(fā)開始信號 􀁺 主機等待接收DHTxx響應(yīng)信號 􀁺 主機連續(xù)接收40Bit的數(shù)據(jù)和校驗和 􀁺 數(shù)據(jù)處理 9.1、主機復(fù)位信號和DHT響應(yīng)信號 圖7.1 DHT復(fù)位時序 用戶主機發(fā)送一次開始信號（低電平）DHT從低速模式轉(zhuǎn)換到高速模式,等待主機開始信號結(jié)束（拉高）后,DHT發(fā)送響應(yīng)信號,送出40bit的數(shù)據(jù),并觸發(fā)一次信號采集,用戶可選擇讀取部分數(shù)據(jù)。注意：總線線空閑狀態(tài)為高電平，主機把總線線拉低等待DHT響應(yīng),主機把總線線拉

10、低必須大于18毫秒，保證DHT能檢測到起始信號。 DHT接收到主機的開始信號后,等待主機開始信號結(jié)束,然后發(fā)送低電平響應(yīng)信號。主機發(fā)送開始信號結(jié)束后,延時等待20-40us后, 讀取DHT的回應(yīng)信號,主機發(fā)送開始信號后,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 主機發(fā)送開始信號后,延時等待20us-40us后讀取DHT的回應(yīng)信號，讀取總線為低電平,說明DHT發(fā)送響應(yīng)信號，DHT發(fā)送響應(yīng)信號后，再把總線拉高,準備發(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)信號為高電平,則DHT沒有響應(yīng),請檢

11、查線路是否連接正常。 9.3、數(shù)字0信號表示方法 圖7.3 信號0時序圖 數(shù)字0表示方法為，首先DHT把總線拉低12-14us然后拉高，高電平保持時間在26-28us這個范圍內(nèi)。則此比特為0電平。 9.4、數(shù)字1信號表示方法 圖7.4 信號1時序圖 數(shù)字1表示方法為，首先DHT把總線拉低12-14us然后拉高，高電平保持時間在116-118us這個范圍內(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，除非特殊標注 參數(shù) 條件 min typmax單位 供電 DC 3 5 5.5V 供電電流 測量 0.

12、5 2.5mA 平均 0.2 0.5mA 待機 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致高達3%RH的臨時性漂移信號。返回正常工作條后，傳感器會緩慢地向校準狀態(tài)恢復(fù)。要加速恢復(fù)進程/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間使用會加速產(chǎn)品的老化過程。 12.2暴露在化學物質(zhì)中 電阻式濕度傳感器的感應(yīng)層會受到化學蒸汽的干擾，化學物質(zhì)在感應(yīng)層中的擴散可能導致測量值漂移和靈敏度下降。在一個純凈的環(huán)境中，污染物質(zhì)會緩慢地釋放出去。下文所述的恢復(fù)處理將加速實現(xiàn)這一過程。高濃度的化學污染會導

13、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蒸汽中的傳感器，通過如下處理程序，可使其恢復(fù)到校準時的狀態(tài)。在50-60和< 10%RH的濕度條件下保持2 小時（烘干）；隨后在20-30和>70%RH的濕度條件下保持 5小時以上。 12.4溫度影響 氣體的相對濕度，在很大程度上依賴于溫度。因此在測量濕度時，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印刷線路板，在安裝時應(yīng)盡可能將DHT11遠離電子元件，并安裝在熱源下方，同時保持外殼的良好通風。為降低熱傳導，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

14、。 12.5光線 長時間暴露在太陽光下或強烈的紫外線輻射中，會使性能降低。 12.6配線注意事項 DATA信號線材質(zhì)量會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 手動焊接，在最高260的溫度條件下接觸時間須少于10秒。 15、注意事項 (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 ： 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的電源和地，單片機串口加MA

15、X232連接電腦 /*/#include <reg51.h>#include <intrins.h> /typedef unsigned char U8; /* defined for unsigned 8-bits integer variable 無符號8位整型變量 */typedef signed char S8; /* defined for signed 8-bits integer variable 有符號8位整型變量 */typedef unsigned int U16; /* defined for unsigned 16-bits integer va

16、riable 無符號16位整型變量 */typedef signed int S16; /* defined for signed 16-bits integer variable 有符號16位整型變量 */typedef unsigned long U32; /* defined for unsigned 32-bits integer variable 無符號32位整型變量 */typedef signed long S32; /* defined for signed 32-bits integer variable 有符號32位整型變量 */typedef float F32; /*

17、single precision floating point variable (32bits) 單精度浮點數(shù)（32位長度） */typedef double F64; /* double precision floating point variable (64bits) 雙精度浮點數(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

18、_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 U16tem

19、p1,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(;j>0;j-) for(i=0;i<27;i+); void Delay_10us(void) U8 i; i-; i-; i-; i-; i-; i-; void COM(void) U8 i; for(i=0;i<8;i+) U8FLAG=2; /- P2_1=0 ; /T

20、 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 /ro

21、f /-/-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 8位 = U8checkdata-/-調(diào)用相關(guān)子程序如下-/- Delay();, Delay_10us();,COM(); /-void RH(void) /主機拉低18ms P2_0=0; Delay(180); P2_0=1; /總線由上拉電阻拉高 主機延時20us Delay_10us(); Delay_10us(); Delay_10us(); Dela

22、y_10us(); /主機設(shè)為輸入 判斷從機響應(yīng)信號 P2_0=1; /判斷從機是否有低電平響應(yīng)信號 如不響應(yīng)則跳出，響應(yīng)則向下運行 if(!P2_0) /T ! U8FLAG=2; /判斷從機是否發(fā)出 80us 的低電平響應(yīng)信號是否結(jié)束 while(!P2_0)&&U8FLAG+); U8FLAG=2; /判斷從機是否發(fā)出 80us 的高電平，如發(fā)出則進入數(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=U8comda

23、ta; 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 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: