原标题：基于STM32F103ZET6采集DHT11温湿度串口显示设计方案

基于STM32F103ZET6和DHT11数字温湿度传感器的温湿度串口显示设计方案

一、引言

随着物联网技术和智能家居的不断发展，温湿度检测作为环境监测的核心组成部分，已在各个领域得到了广泛应用。温湿度传感器常被用于农业、气象、工业控制等场景中，帮助实现精准的环境调控。本文将介绍基于STM32F103ZET6微控制器和DHT11数字温湿度传感器实现温湿度串口显示的设计方案。

二、系统设计方案概述

本设计方案基于STM32F103ZET6微控制器，通过串口与温湿度传感器DHT11进行通信，读取温湿度数据并通过串口输出到外部显示设备。整个系统包括温湿度采集、数据处理、串口通信以及数据显示等模块。设计主要涵盖硬件电路设计、软件实现及其相关功能模块的设计与实现。

三、硬件设计

1. 主控芯片

STM32F103ZET6是本设计方案中的主控芯片，属于STMicroelectronics生产的STM32系列微控制器。STM32F103ZET6基于ARM Cortex-M3架构，具备强大的处理能力和丰富的外设资源，非常适合嵌入式系统开发。其主要特点包括：

• 处理能力：具有72 MHz的主频，能够满足温湿度采集和数据处理的需求。

• 存储资源：具有512KB的闪存和64KB的RAM，足以存储程序代码及数据。

• 外设支持：提供多个USART串口、I2C、SPI等外设接口，可以与DHT11传感器通过单总线协议进行通信。

• 低功耗设计：内置多种低功耗模式，适合电池供电的应用。

在本设计中，STM32F103ZET6主要负责以下任务：

• 初始化和配置DHT11传感器；

• 处理从DHT11传感器接收到的数据；

• 通过串口（USART）将数据发送到外部显示设备。

2. 温湿度传感器——DHT11

DHT11是一款数字温湿度传感器，广泛应用于家庭和工业环境的温湿度监测。其主要特性包括：

• 工作电压：3.5V-5.5V，适配STM32F103ZET6的工作电压范围。

• 工作温度范围：0°C~50°C，适用于普通环境监测。

• 工作湿度范围：20%~90% RH，相对湿度范围广泛，适应不同应用场景。

• 输出格式：通过单总线协议输出数字信号，便于与STM32F103ZET6进行通信。

DHT11传感器通过单线协议与STM32F103ZET6进行数据传输，每次采样可以获得温度和湿度的数值，数据格式为32位数字信号，其中包含16位湿度数据和16位温度数据。

3. 串口通信

在本设计中，使用USART串口作为通信接口，将处理后的温湿度数据输出到外部设备。STM32F103ZET6内置多个USART接口，其中一个可以配置为与显示设备进行串口通信。

• USART配置：通过配置STM32F103ZET6的USART外设，设定波特率、数据位、停止位等参数，确保数据传输的稳定性和准确性。

四、软件设计

1. 系统初始化

在软件设计中，首先需要对STM32F103ZET6进行初始化配置，主要包括时钟配置、外设初始化和中断设置。STM32F103ZET6的工作时钟为72 MHz，通过STM32的固件库进行配置。

• 时钟配置：设置系统时钟为72 MHz，确保MCU的工作效率。

• GPIO配置：配置用于与DHT11通信的GPIO引脚为输入输出模式，确保数据能够正常读写。

• USART配置：设置串口的波特率为9600，确保数据能够以合理的速率传输到显示设备。

2. DHT11数据读取

DHT11传感器使用单总线协议进行数据传输。为确保STM32F103ZET6与DHT11的正确通信，必须在程序中实现单总线协议的操作。

• 发送起始信号：STM32F103ZET6通过GPIO引脚发送起始信号，启动DHT11的测量过程。

• 接收数据：DHT11传感器每次返回40位数据，其中包含湿度和温度的数值，STM32F103ZET6需按协议逐位读取并解析这些数据。

3. 数据处理

在接收到DHT11传感器的数据后，STM32F103ZET6需要对数据进行校验和处理。DHT11的数据格式为：前16位为湿度数据，后16位为温度数据。通过解析这些数据，可以获得具体的温度和湿度值。

• 校验：DHT11传感器返回的数据包含一个校验位，STM32F103ZET6需要根据校验位验证数据的完整性和准确性。

• 数据转换：湿度和温度数据需要根据DHT11的数据格式进行转换，以获得最终的温湿度值。

4. 串口输出

数据处理完成后，STM32F103ZET6通过USART串口将温湿度数据输出到外部显示设备。通过串口发送字符串，可以将温度和湿度值以“温度：XX°C，湿度：XX%”的格式输出。

• 字符串拼接：将温度和湿度数据转化为字符串格式，并通过串口发送。

• 串口发送：使用HAL库函数HAL_UART_Transmit将字符串通过串口发送到外部设备。

五、系统功能模块

1. 主控芯片模块

STM32F103ZET6作为整个系统的核心，负责系统初始化、外设配置、数据读取与处理、串口通信等任务。其强大的处理能力和丰富的外设支持，使得系统能够高效地完成温湿度数据采集与输出。

2. 温湿度采集模块

该模块由DHT11传感器和STM32F103ZET6组成。DHT11负责环境温湿度的实时采集，STM32F103ZET6负责数据的读取和校验处理。通过GPIO引脚进行单总线协议通信，实现温湿度数据的准确采集。

3. 串口通信模块

该模块负责将温湿度数据通过USART串口发送到外部设备。STM32F103ZET6通过配置USART接口，保证数据的稳定传输。外部设备可以是PC、串口调试工具或嵌入式显示屏。

六、总结

本文设计了一种基于STM32F103ZET6和DHT11数字温湿度传感器的温湿度串口显示系统。通过对STM32F103ZET6的硬件设计和软件实现进行详细介绍，展示了如何通过串口实现温湿度数据的实时显示。在系统设计中，STM32F103ZET6作为核心微控制器，通过GPIO、USART等外设实现了温湿度数据的采集、处理和显示，满足了温湿度检测的需求。该设计具有较高的稳定性和扩展性，可用于多种环境监测应用。