STM8单片机通过单总线读取DHT11温湿度传感器

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DHT11是一款温湿度传感器，也是使用一根总线来驱动，使用方法和ds18b20温度传感器很类似。

• 供电电压 3.3~5.5V DC
• 测量范围 湿度5% ~ 95%RH， 温度-20℃ ~ +60℃
• 测量精度 湿度±5%RH， 温度±2℃
• 分 辨 率 湿度1%RH， 温度0.1℃

实物图如下所示

引脚顺序从左到右，依次为1、2、3、4，引脚功能如下：

典型应用电路如下：

  由于单总线在通信时空闲状态下，电平为高电平，所以外部在2脚上要接一个上拉电阻电阻，这样当总线上没有数据传输时，就会被外部上拉电阻将数据引脚的电平强制设置为高电平。

通过单总线读取数据时，分为三个步骤：

1. 主机发送请求指令
2. 从机返回相应指令
3. 主机开始从从机读取数据

1.请求指令：

 主机发送求请求指令时，需要将总线至少拉低18ms，然后再释放总线40us。

2.响应指令

 当传感器检测到主机的请求指令后，它会给主机发送一个响应指令，告诉主机，通信已经成功了。传感器返回的响应指令为 54us低电平，80us高电平。

3.读取数据

 当传感器发送完响应指令后，会紧跟着发送40bit的数据，8个bit为一位数据，总共五个数据，包含当前的温度和湿度数据。前两个数据是湿度数据的整数部分和小数部分。紧跟着的两个数据是温度数据的整数部分和小数部分。最后一个数据是前面四个数据的校验和。

数据的整体格式为“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”

在数据传输的时候，通过高低电平的时间长短来代表发送的数据是“0”还是“1”。

         Bit ‘0’ : ~54uS 低电平 和 ~24uS 高电平

         Bit ‘1’ : ~54uS 低电平 和 ~70uS 高电平

结束标志：

当数据传输完成后，传感器会将总线拉低54us，然后释放总线，代表数据传输结束，此时传感器进入睡眠模式，等待下一次的请求信号才会重新唤醒。

完整的一次读取数据时序图如下所示：

首先MCU发送请求命令，然后等待传感器的响应，传感器响应完成后，会紧跟着发送40bit的数据，然后发送结束标志。然后就自动进入睡眠模式，等待MCU的下一次唤醒。

时序搞清楚之后，下面就可以开始编写代码了。

  代码如下：

#include "dht11.h"
#include "stm8s103f3p.h"
#include "delay.h"
//IO口操作
_Bool  DHT11_DQ_OUT @PD_ODR:3;
_Bool  DHT11_DQ_IN  @PD_IDR:3;
//PD3 方向设置
void DHT11_IO_IN(void)
{
    PD_DDR&=~(1<<3);    //输入 PD3
    PD_CR1|=(1<<3);     //
}
void DHT11_IO_OUT(void)
{
    PD_DDR|=(1<<3);     //输出 PD3
    PD_CR1|=(1<<3);     //
}
//发送起始信号 低电平18ms
void DHT11_Rst(void)
{
    DHT11_IO_OUT(); //设置为输出 
    DHT11_DQ_OUT=0; //拉低DQ
    delay_ms(20);   //拉低至少18ms
    DHT11_DQ_OUT=1; //置高DQ
    delay_us(30);   //主机拉高20--40us
}
//等待DHT11的回应
//返回1:未检测到DHT11的存在
//返回0:存在
unsigned char DHT11_Check(void)
{
    //DHT输出80us低电平，作为应答信号
    //DHT输出80us高电平，通知处理器准备接收数据
    unsigned char retry=0;
    DHT11_IO_IN();//SET INPUT 
    while (!DHT11_DQ_IN&&retry<100)//DHT11会拉低40~80us
	{
		retry++;
		delay_us(1);
	};	 
	if(retry>=100)return 1;
	else retry=0;
    while (DHT11_DQ_IN&&retry<100)//DHT11拉低后会再次拉高40~80us
	{
		retry++;
		delay_us(1);
	};
	if(retry>=100)return 1;	    
	return 0;
}
//从DHT11读取一个位
//返回值：1/0
unsigned char DHT11_Read_Bit(void)
{
//数据为“0”格式：50us的低电平 + 26-28us的高电平
//数据为“1”格式：50us的低电平 + 70us的高电平
   unsigned char retry=0;
   while(DHT11_DQ_IN && retry<100)//若为高电平说明上一位数据传输还未结束，等待变为低电平
	{
		retry++;
		delay_us(1);
	}
	retry=0;
    while(!DHT11_DQ_IN && retry<100)//若为低电平，说明还未开始传输数据，等待变高电平
	{
		retry++;
		delay_us(1);
	}
    delay_us(40);//等待40us 0为 50us低电平 26--28us高电平 1为 50us低电平 70us高电平
    if(DHT11_DQ_IN) return 1;
    else  return 0;
}
//从DHT11读取一个字节
//返回值：读到的数据
unsigned char DHT11_Read_Byte(void)
{
    unsigned char i,dat;
    dat=0;
    for(i=0;i<8;i++)
    {
        dat<<=1;
        dat|=DHT11_Read_Bit();
    }
    return dat;
}
//从DHT11读取一次数据
//temp:温度值(范围:0~50°)
//humi:湿度值(范围:20%~90%)
//返回值：0,正常;1,读取失败
unsigned char DHT11_Read_Data(unsigned char *temp,unsigned char *humi)
{
    unsigned char buf[5];
    unsigned char i;
    DHT11_Rst();
    if(DHT11_Check()==0)    //读取40位数据
    {
      for(i=0;i<5;i++)
      {
          buf[i]=DHT11_Read_Byte();
      }
      if(buf[0]+buf[1]+buf[2]+buf[3]==buf[4])//湿度整数 湿度小数 温度整数 温度小数 校验和
      {
          *humi=buf[0];     
          *temp=buf[2];
      }
    }
    else return 1;
  return 0;
}
//初始化DHT11的IO口 DQ 同时检测DHT11的存在
//返回1:不存在
//返回0:存在 
unsigned char DHT11_Init(void)
{
    DHT11_IO_OUT();
    DHT11_DQ_OUT=1;
    DHT11_Rst();
    return DHT11_Check();
}

  读取温度时，直接在主函数中调用

#include "stm8s103f3p.h"
#include "delay.h"
#include "dht11.h"

//时钟配置 16Mhz
void CLK_Init(void)
{
	CLK_SWR=0xe1; 			 //HSI为主时钟源 16MHz CPU时钟频率
	CLK_CKDIVR=0x00;		//CPU时钟0分频，系统时钟0分频
}
//读取温度湿度数据
void read_tem_hum(void)
{
    unsigned char temperature[2]={0};
    unsigned char humidity[2]={0};
    DHT11_Read_Data(temperature,humidity);   
}

main()
{
    _asm("sim");			//关全部中断
    CLK_Init();
    delay_init(16);
    _asm("rim");			//开全部中断
  while (1)
    {
        read_tem_hum();
    }
}

通过单片机的IO口输出高低电平来模拟单总线的时序，这样就可以将温度和湿度的数据读出来了。