樹莓派如何使用DHT11溫濕度傳感器

這篇文章將為大家詳細(xì)講解有關(guān)樹莓派如何使用DHT11溫濕度傳感器，小編覺得挺實(shí)用的，因此分享給大家做個(gè)參考，希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲。

一、相關(guān)介紹

DHT11介紹：

DHT11是一款比較便宜的溫濕度傳感器模塊。讀取數(shù)據(jù)只需要占用一個(gè)IO口。能夠同時(shí)測(cè)量溫度和相對(duì)濕度。

需要注意的是，文檔中寫明一句話：小數(shù)部分用于擴(kuò)展，現(xiàn)只能讀出0。所以小數(shù)部分目前永遠(yuǎn)是0！

樹莓派IO口介紹

我使用的是B版樹莓派，接口如下圖。其中的NAME一列是樹莓派實(shí)際的IO口功能。PIN#一列是后面要介紹的wiringpi和pi4j庫(kù)文件編程使用的接口編號(hào)。

wiringpi介紹

wiringpi是通過C語(yǔ)言控制樹莓派GPIO口的頭文件。在C語(yǔ)言中包含這個(gè)頭文件之后可以很簡(jiǎn)單的調(diào)用已經(jīng)封裝好的方法來控制樹莓派GPIO口。程序需要先安裝。

wiringpi官網(wǎng)：http://wiringpi.com/

wiringpi下載和安裝：http://wiringpi.com/download-and-install/

wiringpi文檔：http://wiringpi.com/reference/

編譯和運(yùn)行：

寫好C文件后，通過如下命令進(jìn)行編譯：

gcc -Wall -o executefilename cfilename.c -lwiringPi

gcc是編譯器，-Wall是在編譯時(shí)顯示警告信息，-o executefilename cfilename.c是將cfilename.c文件編譯成文件名為executefilename的可執(zhí)行文件，-lwiringPi是將wiringPi頭文件包含在可執(zhí)行文件中。

編譯完之后會(huì)生成文件名為executefilename的文件，使用root權(quán)限執(zhí)行如下命令即可運(yùn)行：

sudo ./executefilename

pi4j介紹

pi4j是基于wiringpi開發(fā)的通過java來控制樹莓派GPIO口的庫(kù)文件。在java程序中引入相關(guān)類就可以使用已經(jīng)封裝好的方法控制樹莓派GPIO口。

pi4j官網(wǎng)：http://pi4j.com/

pi4j下載：http://pi4j.com/download.html

pi4j安裝：http://pi4j.com/install.html

pi4j文檔：http://pi4j.com/apidocs/index.html

編譯和運(yùn)行：

使用了pi4j后，編譯.java文件和運(yùn)行.class文件時(shí)，需要使用root權(quán)限。例如：

編譯：

sudo javac -classpath .:classes:/opt/pi4j/lib/'*' YourJavaFile.java

運(yùn)行：

sudo java -classpath .:classes:/opt/pi4j/lib/'*' YourClassFile.class

如果使用sudo編譯和運(yùn)行時(shí)提示找不到j(luò)avac和java，這是由于root用戶沒有加載環(huán)境變量，所以找不到j(luò)ava的執(zhí)行命令?？梢允褂萌缦旅钋袚Q到帶有環(huán)境變量的root用戶后，再執(zhí)行編譯和運(yùn)行：

sudo su - root

二、硬件連接

由于本人較懶，而且目前是新手狀態(tài)使用ubuntu，不知道用什么軟件來做圖，所以用文字簡(jiǎn)單描述一下硬件的連接。

DHT11引腳有格子空的為正面，引腳朝下，從左數(shù)4個(gè)引腳分別為

DHT11引腳名稱	DHT11引腳功能	連接到樹莓派的GPIO
1.VCC	正極，連接3.3V或5V	物理接口1，即3.3V
2.DATA	數(shù)據(jù)輸入輸出	物理接口7，即GPIO 7
3.NC	懸空（就是不連任何地方）	不連
4.GND	負(fù)極	物理接口 6，即GND

此外按照DHT11數(shù)據(jù)手冊(cè)要求，我在DATA和VCC之間連接了一個(gè)4.7K歐姆的電阻，起到上拉作用。

三、軟件編寫

使用wiringpi編寫C程序：

如下程序借鑒了網(wǎng)上一老外的程序，忘了原帖地址在哪。

#include <wiringPi.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>
#define MAX_TIME 85
#define DHT11PIN 7
#define ATTEMPTS 5                 //retry 5 times when no response
int dht11_val[5]={0,0,0,0,0};
 
int dht11_read_val(){
    uint8_t lststate=HIGH;         //last state
    uint8_t counter=0;
    uint8_t j=0,i;
    for(i=0;i<5;i++)
        dht11_val[i]=0;
        
    //host send start signal    
    pinMode(DHT11PIN,OUTPUT);      //set pin to output 
    digitalWrite(DHT11PIN,LOW);    //set to low at least 18ms 
    delay(18);
    digitalWrite(DHT11PIN,HIGH);   //set to high 20-40us
    delayMicroseconds(40);
    
    //start recieve dht response
    pinMode(DHT11PIN,INPUT);       //set pin to input
    for(i=0;i<MAX_TIME;i++)         
    {
        counter=0;
        while(digitalRead(DHT11PIN)==lststate){     //read pin state to see if dht responsed. if dht always high for 255 + 1 times, break this while circle
            counter++;
            delayMicroseconds(1);
            if(counter==255)
                break;
        }
        lststate=digitalRead(DHT11PIN);             //read current state and store as last state. 
        if(counter==255)                            //if dht always high for 255 + 1 times, break this for circle
            break;
        // top 3 transistions are ignored, maybe aim to wait for dht finish response signal
        if((i>=4)&&(i%2==0)){
            dht11_val[j/8]<<=1;                     //write 1 bit to 0 by moving left (auto add 0)
            if(counter>16)                          //long mean 1
                dht11_val[j/8]|=1;                  //write 1 bit to 1 
            j++;
        }
    }
    // verify checksum and print the verified data
    if((j>=40)&&(dht11_val[4]==((dht11_val[0]+dht11_val[1]+dht11_val[2]+dht11_val[3])& 0xFF))){
        printf("RH:%d,TEMP:%d\n",dht11_val[0],dht11_val[2]);
        return 1;
    }
    else
        return 0;
}
 
int main(void){
    int attempts=ATTEMPTS;
    if(wiringPiSetup()==-1)
        exit(1);
    while(attempts){                        //you have 5 times to retry
        int success = dht11_read_val();     //get result including printing out
        if (success) {                      //if get result, quit program; if not, retry 5 times then quit
            break;
        }
        attempts--;
        delay(2500);
    }
    return 0;
}

上述程序保存為.c文件后編譯成可執(zhí)行文件，運(yùn)行后會(huì)在屏幕打印溫度和濕度。

程序中的數(shù)據(jù)接收處理部分細(xì)節(jié)如下：

        if((i>=4)&&(i%2==0)){         //前3次分別是：1低電平，2高電平（即響應(yīng)信號(hào)），3低電平（即數(shù)據(jù)第一個(gè)低電平）
                                      //i%2==0 是因?yàn)槊看味际茄h(huán)讀取低電平和高電平，每次要循環(huán)2次才讀出一個(gè)bit處理
            dht11_val[j/8]<<=1;       //讀到后，j/8可以限制一個(gè)數(shù)的8個(gè)位，左移1位自動(dòng)補(bǔ)0，相當(dāng)于讀出0
            if(counter>16)            //counter計(jì)數(shù)如果超過16，則高電平長(zhǎng)，應(yīng)讀1.
                dht11_val[j/8]|=1;    //故再將上面數(shù)與1位或，使最后一位變成1 
            j++;                      //j++8個(gè)換成下一個(gè)數(shù)據(jù)
        }

if((j>=40)&&(dht11_val[4]==((dht11_val[0]+dht11_val[1]+dht11_val[2]+dht11_val[3])& 0xFF))){

//這其中(dht11_val[0]+dht11_val[1]+dht11_val[2]+dht11_val[3])& 0xFF)是將5個(gè)數(shù)相加，和1與。
//目的是防止讀出數(shù)據(jù)都為0，和為0，0和1與后得0，所以if判斷條件不成立，返回讀取失敗碼。
//如果讀出數(shù)據(jù)是不為0的正常數(shù)據(jù)，和1與后還得原數(shù)。

使用pi4j編寫java程序：

在使用pi4j編寫DHT11要求的時(shí)序時(shí)，始終收不到DHT11回應(yīng)信號(hào)，個(gè)人感覺是java達(dá)不到DHT11要求的微秒級(jí)時(shí)序，所以java程序沒有成功。

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