【STM32 .Net MF开发板学习-19】DHT11温湿度传感器通信(上)-阿里云开发者社区

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【STM32 .Net MF开发板学习-19】DHT11温湿度传感器通信(上)

简介: 网友fangyuan推荐了一款仅7元的DHT11温湿度传感器,刚开始以为是TTL电平的串口通信,后来一研究,原来通过一根数据线的双向通信,并且对时序要求很严格,这东西也许用单片做更容易,用STM32来做,反而有老虎吃天,无从下口之感。想来想去,最理想的方式也许需要深入研究时钟的输入捕获相关知识了。
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前段时间开发远程医疗系统(Dr.Cloud)就曾用到过温湿度传感器,不过当时考虑到集成难度,选了一个RS485接口的传感器,该传感器实现了Modbus Rtu Slave的功能,只要客户程序实现Modbus Rtu Client即可读出温湿度数据。是方便了开发,不过价格不菲,要价要150元左右。

网友fangyuan推荐了一款仅7元的DHT11温湿度传感器,刚开始以为是TTL电平的串口通信,后来一研究,原来通过一根数据线的双向通信,并且对时序要求很严格,这东西也许用单片做更容易,用STM32来做,反而有老虎吃天,无从下口之感。想来想去,最理想的方式也许需要深入研究时钟的输入捕获相关知识了。

不过直到三个多月之后的今天,才有时间和精力去研究相关内容。闲言少叙,先看一下DHT11的典型应用电路(见下图)。

 image.png

通信接口为串行接口(单线双向),通信过程如下:

 image.png

数字0和数字1的信号表示方法如下(有点类似红外遥控器的编码了):

 image.png

一次完整的数据传输为40bit,高位先出。

数据格式:
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

其工作模式为:用户MCU发送一次开始信号后,DHT11从低功耗模式转换到高速模式,等待主机开始信号结束后,DHT11发送响应信号,送出40bit的数据,并触发一次信号采集,用户可选择读取部分数据.从模式下,DHT11接收到开始信号触发一次温湿度采集,如果没有接收到主机发送开始信号,DHT11不会主动进行温湿度采集.采集数据后转换到低速模式。

详细资料请从如下地址下载:http://download.csdn.net/source/2535109

单片机读取数据的一般思路就是,延时一定的时间,去读Data数据线的电平是高是低,从而判断数据是0还是1。不过这样做,对延时精度要求很高,否则很容易把起始位当成数据位来判断了。

但是在STM32系统,由于存在多任务和中断程序,如果用传统的延时方法,是很难满足多任务下数据读取需求的,所以我最直接的思路还是,通过时钟的输入捕获功能,获取Data数据线上所有上升沿和下降沿的精确时间,有了这个数据,就可以非常精确的判断出数字0和数字1了。

设置时钟的代码如下:

//72M/(71+1)=1M   1us一次滴答    

CPU_TIMER_Initialize(timer,0xFFFF,71,TIMER_ISR,NULL);

STM32F10x_TIMER &tim=STM32F10x::TIMER(timer);

//TIM3_CH3

tim.CCMR[1] = 0x01 | 0x30;      //输入模式,滤波为8  映射到TI3上

tim.CCER = 0x0200;              //下降沿有效

tim.DIER = 0x0008;               //中断

//tim.CCER |= 0x0100;           //捕获使能

//TIM3_CH4

tim.CCMR[1] |= 0x0200 | 0x3000; //输入模式,滤波为8   映射到TI3上

tim.CCER |= 0x0000;             //上升沿有效

tim.DIER |= 0x0010;

//tim.CCER |= 0x1000;           //捕获使能

 

中断TIMER_ISR函数里,记下中断发生时刻的计数器的值,根据这些值,就可以换算为实际的温湿度数据了,相关代码如下:

STM32F10x_TIMER &tim=STM32F10x::TIMER(timer);       

  time_index = 0;

  HT_Flag = FALSE;

  tim.CCER |= 0x0100;        //捕获使能

  tim.CCER |= 0x1000;        //捕获使能

  Sleep(10000);              //延时 10ms  最长 80+80+40*(50+70) = 4960us = 4.96ms

  tim.CCER &= ~0x0100;       //捕获禁止

  tim.CCER &= ~0x1000;       //捕获禁止

  tim.CR1 = 0x0;              //禁止计数 

  if(time_index>8)

  {

     UINT32 index=0;

          UINT32 data[128];

          

     for(int i=4;i<time_index;i+=2)

     {

        time_data[index++]=time_data[i];

     }

    

     if(index==40)

     {

        for(int i=0;i<5;i++)

        {

           HT_data[i]=0;

           for(int j=0;j<8;j++)

           {

              HT_data[i]|= time_data[i*8+j] > 40 ? (1 <<(7-j)) :0;

           }

        }

                  HT_Flag = (((HT_data[0]+HT_data[1]+HT_data[2]+HT_data[3]) & 0xFF) == HT_data[4]);

     }    

}

接线图和运行后的结果如下图所示,可以看出温湿度已经源源不断的被读出来了。
image.png

 

以上程序还是底层C/C++的代码,需要封装成托管类库才能供上层应用程序调用,不过这次我的思路和以前不同,不是简单的封装成一个读取接口就成了,我想这部分应用,更具有通用性,在《红外遥控器编码识别》中我们用到方式,其实很笨,并且很容易受到干扰,完全可以采用这种方式,这样做甚至直接就可以识别出相应的编码信息来。

所以,我打算专门写一篇这种接口封装的博文,以期应用开发的朋友,也可以开发出这种对时序要求严格的应用来。

 

MF快速参考: .NET Micro Framework 快速入门

MF中文讨论组:http://space.cnblogs.com/group/MFSoft/

微软官方论坛:MSDN微软中文技术论坛(.NET Micro Framework)

开发板简明手册:http://blog.sina.com.cn/s/blog_6b938f630100kh0k.html

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