您现在的位置：首页 > 电子资讯 >基础知识 > STM8单片机读取DHT11温湿度传感器

STM8单片机读取DHT11温湿度传感器

来源：

2024-12-30

类别：基础知识

拍明芯城

STM8单片机读取DHT11温湿度传感器

一、引言

随着物联网技术的发展，各类传感器在智能家居、气象监测、环境监控等领域得到了广泛的应用。温湿度传感器是其中重要的一类传感器，它能够实时检测环境的温度和湿度数据。DHT11是一款常见的数字式温湿度传感器，具有体积小、功耗低、价格便宜等优点，广泛应用于气象站、智能家居、仓库环境监控等场景。STM8系列单片机作为ST公司推出的一款低功耗、高性能的微控制器，广泛应用于工业控制、家居自动化和物联网设备中。本篇文章将详细介绍如何使用STM8单片机读取DHT11温湿度传感器的数据，包括硬件连接、软件编程及其实现原理。

二、DHT11温湿度传感器介绍

DHT11是一款数字式温湿度传感器，通过单线数字信号输出温湿度数据。它内部集成了温度和湿度的传感器单元、A/D转换器、单片机控制电路等，因此用户只需读取其输出的数字信号即可获得对应的温度和湿度值。

DHT11的主要参数：

测量范围：温度：0-50°C，湿度：20%-90% RH
精度：温度±2°C，湿度±5% RH
输出形式：单总线数字信号
工作电压：3.5V至5.5V

DHT11通过单总线协议与主控设备（如STM8单片机）通信，通过一根数据线发送温湿度数据。数据传输时，数据包包含温度、湿度的整数和小数部分，以及校验和。

三、STM8单片机概述

STM8单片机是意法半导体（STMicroelectronics）推出的一系列8位微控制器，具有丰富的外设、低功耗和高性价比的特点。STM8单片机采用STM8内核，支持多种通信协议，包括I2C、SPI、UART等，且具有多个定时器、PWM输出、模拟输入等功能。STM8系列单片机广泛应用于家庭自动化、工业控制、汽车电子等领域。

STM8系列单片机的关键特点：

内核：8位，时钟频率最大可达24MHz
内存：多种内存配置，从1KB Flash到64KB Flash不等
外设：支持I2C、SPI、UART、GPIO等多种外设接口
功耗：低功耗设计，适合电池供电应用

四、硬件连接

要使用STM8单片机读取DHT11温湿度传感器，首先需要完成硬件连接。DHT11传感器的工作电压为3.5V至5.5V，而STM8单片机一般工作在3.3V或5V电压下。为了简化接线和避免电压不匹配，我们可以直接将DHT11传感器的VCC脚连接到STM8的5V引脚，GND脚连接到STM8的GND引脚，数据脚连接到STM8的GPIO引脚（如PA0）。

DHT11的引脚说明：

VCC：电源引脚，接5V电源
GND：地引脚，接地
DATA：数据引脚，传输温湿度数据
NC：未连接

硬件连接如下：

DHT11 VCC → STM8 5V引脚
DHT11 GND → STM8 GND引脚
DHT11 DATA → STM8 GPIO引脚（如PA0）

此外，DHT11传感器与STM8单片机之间通过单总线协议进行数据通信，因此，数据线连接的GPIO引脚需要支持数字输入输出（如PA0、PB0等）。在接线过程中，建议在DHT11的数据引脚和STM8的数据引脚之间串联一个4.7kΩ的上拉电阻，以确保数据传输的稳定性。

五、软件设计

STM8单片机读取DHT11传感器的数据需要通过GPIO引脚与DHT11进行通信。DHT11通过一种特殊的单总线协议与外部设备交换数据，数据传输包括以下几个步骤：发送起始信号、传输温湿度数据、校验和校验。我们将逐步解析如何通过STM8单片机编写程序来完成这一过程。

1. 初始化

在程序开始时，我们首先需要初始化STM8的GPIO引脚。以PA0为数据传输引脚，我们需要将其配置为输出模式，并发送一个起始信号来启动数据传输。

// 初始化GPIO引脚为输出模式
GPIO_Init(GPIOA, GPIO_PIN_0, GPIO_MODE_OUT_PP_LOW_FAST);

2. 发送起始信号

DHT11传感器要求主机发送一个至少18ms的低电平信号，作为起始信号。在STM8单片机上，我们可以通过延时函数实现这一要求。

// 发送起始信号，拉低PA0引脚18ms
GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_PIN_0);
Delay_ms(20); // 延时20ms
GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_PIN_0); // 拉高PA0引脚

3. 等待DHT11响应

DHT11传感器收到起始信号后，会等待一定时间并响应。它会通过将数据引脚拉低80微秒，然后再拉高80微秒的方式向主机发送响应信号。我们需要用STM8单片机检测DHT11的响应信号。

// 等待DHT11响应信号
GPIO_Init(GPIOA, GPIO_PIN_0, GPIO_MODE_IN_FL_NO_IT); // 配置PA0为输入模式
while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_PIN_0) == RESET); // 等待引脚从低电平变为高电平

4. 读取数据

DHT11通过一系列的高低电平脉冲传输8位数据。每个数据位由一个50微秒的高电平和一个可变长度的低电平组成。如果低电平的时长大于26微秒，表示该位为1，否则为0。我们需要用定时器或延时函数来测量低电平的时长，判断每一位的数据。

uint8_t ReadByte(void) {
    uint8_t byte = 0;
    for (int i = 0; i < 8; i++) {
        // 等待低电平结束
        while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_PIN_0) == RESET);
        
        // 等待高电平
        TimerStart();
        while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_PIN_0) == SET);
        
        // 计算高电平时长，判断是0还是1
        if (TimerElapsed() > 40) { // 判断高电平持续时间
            byte |= (1 << (7 - i)); // 设置为1
        }
    }
    return byte;
}

5. 校验和

DHT11数据传输完成后，会发送一个校验和，校验和是前面传输的湿度和温度数据字节按位相加的低8位。我们需要对接收到的数据进行校验，确保数据的正确性。

uint8_t checksum = humidity1 + humidity2 + temperature1 + temperature2;
if (checksum != checksum_received) {
    // 校验失败，重新读取数据
}

6. 完整程序

完整的程序代码包括初始化、数据传输、数据读取和校验等部分。通过程序，我们可以实现从DHT11传感器读取温度和湿度数据，并在串口输出。

#include "stm8s.h"

// 延时函数
void Delay_ms(uint16_t ms) {
    while (ms--) {
        for (int i = 0; i < 1000; i++);
    }
}

// 读取数据
uint8_t ReadByte(void) {
    uint8_t byte = 0;
    for (int i = 0; i < 8; i++) {
        // 等待低电平结束
        while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_PIN_0) == RESET);
        
        // 等待高电平
        TimerStart();
        while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_PIN_0) == SET);
        
        // 计算高电平时长，判断是0还是1
        if (TimerElapsed() > 40) {
            byte |= (1 << (7 - i));
        }
    }
    return byte;
}

int main(void) {
    uint8_t humidity1,uint8_t humidity2, temperature1, temperature2, checksum;
    
    // 初始化GPIO
    GPIO_Init(GPIOA, GPIO_PIN_0, GPIO_MODE_OUT_PP_LOW_FAST); // 配置PA0为推挽输出
    while (1) {
        // 发送起始信号
        GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_PIN_0); // 拉低PA0
        Delay_ms(20); // 延时20ms，DHT11要求至少18ms
        GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_PIN_0); // 拉高PA0
        
        // 等待DHT11响应
        GPIO_Init(GPIOA, GPIO_PIN_0, GPIO_MODE_IN_FL_NO_IT); // 配置PA0为输入
        while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_PIN_0) == RESET); // 等待PA0从低电平变为高电平
        while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_PIN_0) == SET); // 等待高电平结束
        
        // 读取湿度数据
        humidity1 = ReadByte();
        humidity2 = ReadByte();
        
        // 读取温度数据
        temperature1 = ReadByte();
        temperature2 = ReadByte();
        
        // 读取校验和
        checksum = ReadByte();
        
        // 校验数据
        if (checksum == (humidity1 + humidity2 + temperature1 + temperature2)) {
            // 输出温度和湿度数据
            printf("Humidity: %d.%d%%, Temperature: %d.%d°C
", humidity1, humidity2, 
            temperature1, temperature2);
        } else {
            // 校验和错误，重新读取
            printf("Data error, retrying...
");
        }
        
        // 延时1秒钟
        Delay_ms(1000);
    }
}