《嵌入式应用开发》课程教学资源（文献资料）DHT11数字湿温度传感器的原理和应用范例

奥松电子有限公司www.aosong.comDHT11数字湿温度传感器的原理和应用范例概述：DHT11是广州奥松有限公司生产的一款湿温度一体化的数字传感器。该传感器包括一个电阻式测湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。通过单片机等微处理器简单的电路连接就能够实时的采集本地湿度和温度。DHT11与单片机之间能采用简单的单总线进行通信，仅仅需要一个I/O口。传感器内部湿度和温度数据40Bit的数据一次性传给单片机，数据采用校验和方式进行校验，有效的保证数据传输的准确性。DHT11功耗很低，5V电源电压下，工作平均最大电流0.5mA。性能指标和特性如下：工作电压范围：3.5V-5.5V.工作电流：平均0.5mAO湿度测量范围：20一90%RH?温度测量范围：0一50℃?湿度分辨率：1%RH8位?8位温度分辨率：1℃采样周期:1S单总线结构.与TTL兼容（5V)管脚排列如下：AA4引脚说明：aosongDHTXXVcc正电源输出Dout底视图1234空脚NC地GND21、应用电路连接说明DHT11数字湿温度传感器连接方法极为简单。第一脚接电源正，第四脚接电源地端。数据端为第二脚。可直接接主机（单片机）的I/O口。为提高稳定性，建议在数据端和电源正之间接一只4.7K的上拉电阻。第三脚为空脚，此管脚悬空不用。-1-

奥松电子有限公司 www.aosong.com DHT11 数字湿温度传感器的原理和应用范例 概述：DHT11 是广州奥松有限公司生产的一款湿温度一体化的数字传感器。 该传感器包括一个电阻式测湿元件和一个 NTC 测温元件，并与一个高性能 8 位 单片机相连接。通过单片机等微处理器简单的电路连接就能够实时的采集本地湿 度和温度。DHT11 与单片机之间能采用简单的单总线进行通信，仅仅需要一个 I/O 口。传感器内部湿度和温度数据 40Bit 的数据一次性传给单片机，数据采用 校验和方式进行校验，有效的保证数据传输的准确性。DHT11 功耗很低，5V 电 源电压下，工作平均最大电流 0.5mA。 性能指标和特性如下： z 工作电压范围：3.5V-5.5V z 工作电流 ：平均 0.5mA z 湿度测量范围：20－90％RH z 温度测量范围：0－50℃ z 湿度分辨率 ：1％RH 8 位 z 温度分辨率 ：1℃ 8 位 z 采样周期 ：1S z 单总线结构 z 与 TTL 兼容（5V） 管脚排列如下： 引脚说明： Vcc 正电源 Dout 输出 NC 空脚 GND 地 1、应用电路连接说明 DHT11 数字湿温度传感器连接方法极为简单。第一脚接电源正，第四脚接电源地端。 数据端为第二脚。可直接接主机（单片机）的 I/O 口。为提高稳定性，建议在数据端和电源 正之间接一只 4.7K 的上拉电阻。第三脚为空脚，此管脚悬空不用。 - 1 -

奥松电子有限公司www.aosong.com2、DHT11数据结构DHT11数字湿温度传感器采用单总线数据格式。即，单个数据引脚端口完成输入输出双向传输。其数据包由5Byte（40Bit）组成。数据分小数部分和整数部分，具体格式在下面说明。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+8bit温度整数数据+8bit温度小数数据+8bit校验和校验和数据为前四个字节相加。传感器数据输出的是未编码的二进制数据。数据（湿度、温度、整数、小数）之间应该分开处理。如果，某次从传感器中读取如下5Byte数据：byte4byte3byte2bytelbyteo0010110100000000000111000000000001001001整数整数小数小数校验和湿度温度校验和由以上数据就可得到湿度和温度的值，计算方法：humi(湿度)=byte4.byte3=45.0(%RH)temp(温度)=byte2.byte1=28.0（℃)jiaoyan(校验）=byte4+byte3+byte2+byte1=73(=humi+temp）校验正确）注意：DHT11一次通讯时间最大3ms，主机连续采样间隔建议不小于100mS。3、DHT11的传输时序3.1、DHT11开始发送数据流程数据：0主机发开DHT响应始信号输出VCC10GND-拉高并拉高延时单总线数据1延时等待准备输出信号线说明：DHT信号主机信号主机发送开始信号后，延时等待20us-40us后读取DH11T的回应信号，读取总线为低电平，说明DHT11发送响应信号，DHT11发送响应信号后，再把总线拉高，准备发送数据，每一bit数据都以低电平开始，格式见下面图示。如果读取响应信号为高电平则DHT11没有响应，请检查线路是否连接正常。-2-

奥松电子有限公司 www.aosong.com 2、DHT11 数据结构 DHT11数字湿温度传感器采用单总线数据格式。即，单个数据引脚端口完成输 入输出双向传输。其数据包由5Byte（40Bit）组成。数据分小数部分和整数部分,具 体格式在下面说明。 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 +8bit温度整数数据+8bit温度小数数据 +8bit校验和 校验和数据为前四个字节相加。 传感器数据输出的是未编码的二进制数据。数据(湿度、温度、整数、小数)之间 应该分开处理。如果，某次从传感器中读取如下5Byte数据： byte4 byte3 byte2 byte1 byte0 00101101 00000000 00011100 00000000 01001001 整数 小数 整数 小数 校验和 湿度 温度 校验和 由以上数据就可得到湿度和温度的值，计算方法： humi (湿度)= byte4 . byte3=45.0 (％RH) temp (温度)= byte2 . byte1=28.0 ( ℃) jiaoyan(校验)= byte4+ byte3+ byte2+ byte1=73(=humi+temp)(校验正确) 注意：DHT11一次通讯时间最大3ms，主机连续采样间隔建议不小于100ms。 3、DHT11的传输时序 3.1、DHT11 开始发送数据流程 主机发送开始信号后,延时等待 20us-40us 后读取 DH11T 的回应信号，读取 总线为低电平,说明 DHT11 发送响应信号，DHT11 发送响应信号后，再把总线拉 高,准备发送数据,每一 bit 数据都以低电平开始,格式见下面图示。如果读取响应 信号为高电平,则 DHT11 没有响应,请检查线路是否连接正常。 - 2 -

奥松电子有限公司www.aosong.com3.2主机复位信号和DHT11响应信号主机拉高-DHT拉高20-40us40-50usVCC.开始传送数据GNDDHT应信号单总线主机至少拉低18ms40-50us信号线说明：DHT信号主机信号3.3数字“0”信号表示方法26-28us表示0VCC一bit开始GND.1bit开始单总线12-14us信号线说明：DHT信号主机信号3.4数字“1”信号表示方法Co116-118us表示1VCC-下一bit开始...............GND--1Bit开始.单总线12-14us信号线说明：DHT信号主机信号-3 -

奥松电子有限公司 www.aosong.com 3.2 主机复位信号和 DHT11 响应信号 3.3 数字‘0’信号表示方法 3.4 数字‘1’信号表示方法 - 3 -

奥松电子有限公司www.aosong.com4、实例应用4.1硬件描述本项目采用两个三位一体共阳数码管做为湿度，温度显示模块。采用ATMEL公司的ATmega8做为主控芯片，详细如图4.1所示。4.2管脚分配管脚设备传感器（HDT11)PC5LED[1..8]PB[0.7]P3PC3S2(温度显示)P4PD5P5PD4PB[0.7]LED[1.8]P1PD7S1(湿度显示)P2PD6Pm3PDO8temp88LED10.8PBO (ICP)ADCT19107ADC6PBI(OCIAED184PB2 (S/OCIB)AVCOED201I0.65AREFPB3 (MOSI/OC2)123PB4(MISO)GND3PBS (SCK)ED7PB6 (XTALI/TOSC1)PFLEDPB7 (XTAL2/TOSC2)80国安安专23ADOPm3S1PDO(RXD(ADCO)PCOSG302324AD1PDI(TZD)(ADC1)PCI25umidPD2(INTO)PC2(ADC2)HDT11PPD3(INTI)(ADC3)PC34PINPD4 (XCK/TO)(ADC4/SDA) PC4P410.48SecaltPDS(TI)(ADCS/SCL)PCSP210PD6(AINO)CRESETPCERSTPDT(AINI)a-23VOCPmITATMEGA8_TQFP32##HVCCSENSOR_IN图4.1典型实例原理图-4 -

奥松电子有限公司 www.aosong.com 4、实例应用 4.1 硬件描述 本项目采用两个三位一体共阳数码管做为湿度，温度显示模块。采用 ATMEL 公司的 ATmega8 做为主控芯片，详细如图 4.1 所示。 4.2 管脚分配 设备 管脚 传感器(HDT11) PC5 LED[1.8] PB[0.7] P3 PC3 P4 PD5 S2(温度显示) P5 PD4 LED[1.8] PB[0.7] P1 PD7 P2 PD6 S1(湿度显示) Pm3 PD0 图 4.1 典型实例原理图 - 4 -

奥松电子有限公司www.aosong.comR6.31A下测试通过。*//*原程序清单如下所示，本程序在ICCAVR/**本**************事容****本**本***容********编译环境：ICCAVR功能：读取湿温度传感器DTH11数据并显示公司：奥松电子有限公司芯片：Mega8晶振：内部8.0000MHz创建人：木工修改：宁佐文农事事术术*术术术术术水*术*术本**********事**事***中#include#includetypedef unsignedcharU8;Il defined for unsigned 8-bits integer variablecharS8;typedef signedIl defined for signed 8-bits integer variableU16;typedef unsignedintIl defined for unsigned 16-bits integer variableintS16;typedef signed// defined for signed 16-bits integer variablelongU32;typedef unsignedlldefinedfor unsigned 32-bits integer variabletypedef signedlongS32;//definedfor signed32-bits integer variableF32;typedef floatI/ single precision floating point variable (32bits)F64;typedef double/l doubleprecisionfloatingpointvariable (64bits)/**********★******★★**★**：数码管显示赋值区**事*0x01#define_a_b0x02#define0x04#define_c_d0x08#define#define0x10_ef#define0x20#define0x40_g0x80#define_dpnumoI灭的数码管#define_g#definenuml_aLdelf_g_cLf#definenum2_eLf#definenum3num4#define_aLdLe_bLe#definenums_b#definenum6#definenum7_dLeLfL_g#definenum80x00#definenum9_e#definenum__al_bLcldLef_dp-5-

奥松电子有限公司 www.aosong.com /*原程序清单如下所示，本程序在 ICCAVR 6.31A 下测试通过。*/ /************************************************************************* 编译环境 ：ICCAVR 功能：读取湿温度传感器 DTH11 数据并显示 公司：奥松电子有限公司 芯片：Mega 8 晶振：内部 8.0000MHz 创建人：木工 修改 ：宁佐文 **************************************************************************/ #include #include typedef unsigned char U8; // defined for unsigned 8-bits integer variable typedef signed char S8; // defined for signed 8-bits integer variable typedef unsigned int U16; // defined for unsigned 16-bits integer variable typedef signed int S16; // defined for signed 16-bits integer variable typedef unsigned long U32; // defined for unsigned 32-bits integer variable typedef signed long S32; // defined for signed 32-bits integer variable typedef float F32; // single precision floating point variable (32bits) typedef double F64; // double precision floating point variable (64bits) /************************************************************************** 数码管显示赋值区 ***************************************************************************/ #define _a 0x01 #define _b 0x02 #define _c 0x04 #define _d 0x08 #define _e 0x10 #define _f 0x20 #define _g 0x40 #define _dp 0x80 #define num0 _g //灭的数码管 #define num1 _a|_d|_e|_f|_g #define num2 _c|_f #define num3 _e|_f #define num4 _a|_d|_e #define num5 _b|_e #define num6 _b #define num7 _d|_e|_f|_g #define num8 0x00 #define num9 _e #define num_ _a|_b|_c|_d|_e|_f|_dp - 5 -

奥松电子有限公司www.aosong.com#definenum_11_aLdLeLfnum_E//Err代码#define_bLcL_dp#definenum_r_albLcLdLfLdpdc20x04#definedc3#define0x08dd0x03#definedd4#define0x10dd50x20#definedd60x40#definedd70x80#define#definedd20x04dd3#define0x08//数码管控制端口led1de3#define//使用时要先将数码管全熄灭掉led2dd5#define#defineled3dd4dd7#defineled4led5dd6#defineled6dd2#defineU8 PLAY[6]-{0,0,0,0,0,0);unsigned char Flag =0,unsigned intul6ReadDownStreamTimer,constU8LED[14]=(num0,num1,num2,num3,num4,num5,num6,num7,num8,num91/数码管笔形码数组num ,num 11,num E,num r;1/函数声明：void init_devices(void);void timel_start(void);void port_init(void);void timero_init(void);,void timerl_init(void),void Delay(unsigned int i);void DelayNS (U16 dly) ;1/**本*************************术家************术//显示模块17*本事事本事事*事*事**事新事事事事*事事容事容水**水本事事事事事事事家事事*本事事事事事事事事事事事**本*void Display (void)U8i,for(i=0;i<=5;i++)1DDRD=0XFC;PORTD&=0x03;-6-

奥松电子有限公司 www.aosong.com #define num_11 _a|_d|_e|_f #define num_E _b|_c|_dp // Err 代码 #define num_r _a|_b|_c|_d|_f|_dp #define dc2 0x04 #define dc3 0x08 #define dd 0x03 #define dd4 0x10 #define dd5 0x20 #define dd6 0x40 #define dd7 0x80 #define dd2 0x04 #define dd3 0x08 //数码管控制端口 #define led1 dc3 //使用时要先将数码管全熄灭掉 #define led2 dd5 #define led3 dd4 #define led4 dd7 #define led5 dd6 #define led6 dd2 U8 PLAY[6]={0,0,0,0,0,0}; unsigned char Flag = 0; unsigned int u16ReadDownStreamTimer; const U8 LED[14]={num0,num1,num2,num3,num4,num5,num6,num7,num8,num9, num_,num_11,num_E,num_r }; //数码管笔形码数组 //函数声明： void init_devices(void); void time1_start(void); void port_init(void); void timer0_init(void); void timer1_init(void); void Delay(unsigned int i); void DelayNS (U16 dly) ; //***************************************************************************** // 显示模块 //***************************************************************************** void Display (void) { U8 i; for(i=0;i<=5;i++) { DDRD |= 0XFC; PORTD&=0x03; - 6 -

奥松电子有限公司www.aosong.comDDRC=0XOC;PORTC&=0xF3Delay(10);switch(i)1case 0: PORTCI-ledl;break;case 1: PORTDI-led2;break,case2:PORTD/-led3;breakcase3:PORTD/-led4;break;case 4:PORTD|-led5;break,case 5: PORTD|-led6;break;default :break,:1/送数据PORTB=LED[PLAY[] ;//消小数点if(i==0)(i=-2)(i==3)(i==5))PORTB=0x80;DelayNS(1);PORTD&=0x03;PORTC&=0xF3;1//***IldelayO//***事事1/延时子程序1.010msvoid DelayNS (U16 dly)U16 i;for (; dly>0; dly--)WDRO;for (i=0; i<1131; i++);1void Delay(unsigned int i)1while(i--);1void delayIN(unsigned int Dcount)while(Dcount--)1NOPO;NOPO;NOPO;11//Timer2voidTimer2 Delay150ms(void)-7-

奥松电子有限公司 www.aosong.com DDRC |= 0X0C; PORTC&=0xF3; Delay(10); switch(i) { case 0: PORTC|=led1;break; case 1: PORTD|=led2;break; case 2: PORTD|=led3;break; case 3: PORTD|=led4;break; case 4: PORTD|=led5;break; case 5: PORTD|=led6;break; default :break; } PORTB=LED[PLAY[i]] ; //送数据 if((i==0)|(i==2)|(i==3)|(i==5)) //消小数点 { PORTB|=0x80; } DelayNS(1); } PORTD&=0x03; PORTC&=0xF3; } //***************************************************************************** // delay() //***************************************************************************** void DelayNS (U16 dly) //延时子程序 1.010ms { U16 i; for ( ; dly>0; dly-)WDR(); for (i=0; i<1131; i++); } void Delay(unsigned int i) { while(i-); } void delay1N(unsigned int Dcount) { while(Dcount-) { NOP();NOP();NOP(); } } void Timer2_Delay150ms(void) // Timer 2 - 7 -

奥松电子有限公司www.aosong.comTCCR2= 0x00;TCNT2 = 0xDE;TIFR =0X40;TCCR2= 0x02;1/*****容**水水水求事事事水求事水水车水事事事事事//系统初始化函数/**容**容***术事*事**事***事**水***农*水****容**术void init_devices(void)1CLIO;port_init();timero_initO;TIMSK = 0x05;SEIO);1/****本事事*本事事车***********l端口初始化1/****本事事*事******水*****本本本事本事*本新水事家********本新事事事*事************本*void port init(void)1DDRB= OxFF;PORTB=0x00;DDRC =0xOC;PORTC=0x03;DDRD=0xF0,PORTD =0x00,11/*事本事事事事*******本*本事容事***事******常事事容事事布事事事事事************布//TIMEROinitialize-prescale:256Il desired value:ImSecI/actual value:0.992mSec(0.8%)1*事家容容本事事***容事事**事事事事*容事本本*水***********术*水*****水术水*******水术*****家void timero_init(void)TCCR0=0x00;TCNT0 = 0xE1;TCCR0=0x04;11/****本**事事*************本*本本本事*事本事*事********************事*事*********容*****//TIMER2 initialize-prescale:8I/ WGM: NormalIldesiredvalue:35uSec-8 -

奥松电子有限公司 www.aosong.com { TCCR2 = 0x00; TCNT2 = 0xDE; TIFR |= 0X40; TCCR2 = 0x02; } //***************************************************************************** // 系统初始化函数 //***************************************************************************** void init_devices(void) { CLI(); port_init(); timer0_init(); TIMSK = 0x05; SEI(); } //***************************************************************************** // 端口初始化 //***************************************************************************** void port_init(void) { DDRB = 0xFF; PORTB = 0x00; DDRC = 0x0C; PORTC = 0x03; DDRD = 0xF0; PORTD = 0x00; } //***************************************************************************** //TIMER0 initialize - prescale:256 // desired value: 1mSec // actual value: 0.992mSec (0.8%) //***************************************************************************** void timer0_init(void) { TCCR0 = 0x00; TCNT0 = 0xE1; TCCR0 = 0x04; } //***************************************************************************** //TIMER2 initialize - prescale:8 // WGM: Normal // desired value: 35uSec - 8 -

奥松电子有限公司www.aosong.comIl actual value:34.000uSec (2.9%)1/****************************************************水求水求求水水求求水求水水求事求void timer2_init(void)1TCCR2=0x00;ASSR =0x00:TCNT2 = 0xDE;OCR2=0x22;TCCR2 = 0x02;31/*************************本**Il定时器TIMERO中断水术事求水术心//****#pragma interrupt_handler timer0_ovf_isr:10voidtimero ovf isr(void)TCNT0 = 0xE1;u16ReadDownStreamTimer++;11/*本*************事事串****本*本******求术术求术水术求事术事术术术术家求家术事术求术术术求术事术术术术家求术求事求求术/mainOfunction*******************产*产*★//******void main(void)1Ⅱ超时计数U165ul6Flag,unsigned char iii,unsigned long u321;儿接收数据临时变量unsigned long ReceiveValue=0,/接收数据包变量1接收校验和变量unsigned long ReceiveValuel = O;I分解数据包湿度unsigned int ReceiveHighByte;温度Ⅱ分解数据包unsigned int ReceiveLowByte;WDRO;1/提高稳定性的延时DelayNS(2);init_devicesO,timer2_initO);ul6ReadDownStreamTimer=0,DDRC&=~0X20;PORTC/=0X20;while(1)t1/显示DisplayO;WDRO;1/1s采集一次if(u16ReadDownStreamTimer > 1000)1-9-

奥松电子有限公司 www.aosong.com // actual value: 34.000uSec (2.9%) //***************************************************************************** void timer2_init(void) { TCCR2 = 0x00; ASSR = 0x00; TCNT2 = 0xDE; OCR2 = 0x22; TCCR2 = 0x02; } //***************************************************************************** // 定时器 TIMER0 中断 //***************************************************************************** #pragma interrupt_handler timer0_ovf_isr:10 void timer0_ovf_isr(void) { TCNT0 = 0xE1; u16ReadDownStreamTimer++; } //***************************************************************************** // main() function //***************************************************************************** void main(void) { U16 u16Flag; // 超时计数 unsigned char iiii; unsigned long u32I; // 接收数据临时变量 unsigned long ReceiveValue = 0; // 接收数据包变量 unsigned long ReceiveValue1 = 0; // 接收校验和变量 unsigned int ReceiveHighByte; // 分解数据包 湿度 unsigned int ReceiveLowByte; // 分解数据包 温度 WDR(); DelayNS(2); //提高稳定性的延时 init_devices(); timer2_init(); u16ReadDownStreamTimer = 0; DDRC &= ~0X20; PORTC |= 0X20; while(1) { Display(); //显示 WDR(); if(u16ReadDownStreamTimer > 1000) //1s 采集一次 { - 9 -

奥松电子有限公司www.aosong.comif(ili-0)1DDRC=0X20;PORTC&=~0X20；1发送0ili++,u16ReadDownStreamTimer=991:1else1ili = 0,I延时等待对方响应delay1IN(200);DDRC&=~0X20;1/输入PORTC=0X20;1/拉高delay1N(40);//延时等待对方响应if(!(PINC&0X20)).1检测对方是否响应ul6Flag=0,while(!(PINC&0X20))&&(u16Flag++)0; u321>>=1)//4个字节的数据湿度(8+8)+温度（8+8)=32(Bit)tul6Flag=0,while(((PINC&0X20))&&((u16Flag++)0;u32I>>=1)/1BYTE的校验字节ul6Flag=0while((!(PINC&0X20))&&((u16Flag++)<30));Timer2_Delay150msO;ul6Flag=0,while((PINC&0X20)&&(ul6Flag++)<300));-10-

奥松电子有限公司 www.aosong.com if(iiii == 0) { DDRC |= 0X20; PORTC &= ~0X20; //发送 0 iiii++; u16ReadDownStreamTimer = 991; } else { iiii = 0; delay1N(200); //延时等待对方响应 DDRC &= ~0X20; //输入 PORTC |= 0X20; //拉高 delay1N(40); //延时等待对方响应 if(!(PINC&0X20)) //检测对方是否响应 { u16Flag = 0; while((!(PINC&0X20)) && ((u16Flag++)0; u32I>>=1) // 4 个字节的数据 湿度(8+8)+温度(8+8)=32(Bit) { u16Flag = 0; while((!(PINC&0X20))&& ((u16Flag++)0; u32I>>=1) // 1 BYTE 的校验字节 { u16Flag = 0; while((!(PINC&0X20))&& ((u16Flag++)<30)); Timer2_Delay150ms(); u16Flag = 0; while((PINC&0X20) && ((u16Flag++)<300)); - 10 -