【正点原子STM32H7R3开发套件试用体验】DS18B20、DHT11温湿度采集

本文主要分为两部分，分别介绍了使用正点原子STM32H7R3开发套件，通过 DS18B20、DHT11 传感器采集环境温湿度数据的主要流程和关键代码，并对这两款常见传感器进行了介绍。

DS18B20

DS18B20 数字温度计是 DALLAS 公司生产的 1-Wire 单总线器件，具有线路简单、体积小的特点。

简介

特点

• 独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。
• 测温范围 －55℃～+125℃，固有测温误差 1℃。
• 支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8个，实现多点测温，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳定。
• 工作电源: 3.0~5.5V/DC （可以数据线寄生电源）
• 在使用中不需要任何外围元件
• 测量结果以9~12位数字量方式串行传送

时序图

DS18B20 数据显示

硬件

• LED
  • LED0 - PD14
• USART1
  • USART1_TX - PB14
  • USART1_RX - PB15
• MPU
• HyperRAM
• 正点原子 2.8/3.5/4.3/7 寸 LCD 模块
• DS18B20 高精度温度传感器

项目实现

• 检测是否有 DS18B20 存在，如果没有，则提示错误。
• 检测到 DS18B20 后，开始读取温度，显示在 LCD，每隔 100ms 读取并显示，串口发送温度值。
• LED0 闪烁，指示程序运行状态。

代码

#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
#include "./SYSTEM/usart/usart.h"
#include "./BSP/LED/led.h"
#include "./BSP/LCD/lcd.h"
#include "./BSP/HYPERRAM/hyperram.h"
#include "./BSP/DS18B20/ds18b20.h"
​
​
int main(void)
{
    uint8_t t = 0;
    short temperature;
    
    sys_mpu_config();                   /* 配置MPU */
    sys_cache_enable();                 /* 使能Cache */
    HAL_Init();                         /* 初始化HAL库 */
    sys_stm32_clock_init(300, 6, 2);    /* 配置时钟，600MHz */
    delay_init(600);                    /* 初始化延时 */
    usart_init(115200);                 /* 初始化串口 */
    led_init();                         /* 初始化LED */
    hyperram_init();                    /* 初始化HyperRAM */
    lcd_init();                         /* 初始化LCD */
    
    lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "STM32", RED);
    lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, "DS18B20 TEST", RED);
    lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);
    
    while (ds18b20_init())                  /* DS18B20初始化 */
    {
        lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, "DS18B20 Error", RED);
        delay_ms(200);
        lcd_fill(30, 110, 239, 130 + 16, WHITE);
        delay_ms(200);
    }
​
    lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, "DS18B20 OK", RED);
    lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "Temp:   . C", BLUE);
    
    while (1)
    {
        if (t % 10 == 0)   /* 每100ms读取一次 */
        {
            temperature = ds18b20_get_temperature();
​
            if (temperature < 0)
            {
                lcd_show_char(30 + 40, 130, '-', 16, 0, BLUE);  /* 显示负号 */
                temperature = -temperature; /* 转为正数 */
            }
            else
            {
                lcd_show_char(30 + 40, 130, ' ', 16, 0, BLUE);  /* 去掉负号 */
            }
​
            lcd_show_num(30 + 40 + 8, 130, temperature / 10, 2, 16, BLUE);  /* 显示正数部分 */
            lcd_show_num(30 + 40 + 32, 130, temperature % 10, 1, 16, BLUE); /* 显示小数部分 */
            printf("Temperature = %u.%u°C\r\n",temperature/10,temperature%10);
        }
​
        delay_ms(10);
        t++;
​
        if (t == 20)
        {
            t = 0;
            LED0_TOGGLE();  /* LED0闪烁 */
        }
    }
}

效果

LCD 屏显示温度数据

串口打印温度信息

完整项目工程见附件。*附件：Demo2_DS18B20.zip

DHT11

DHT11 数字温湿度传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。

简介

DHT11 内置一个电阻式感湿元件和一个 NTC 测温元件，DHT11 为 4 针单排引脚封装，采用单线制串行接口，只需加适当的上拉电阻，信号传输距离可达20米以上。

DHT11 工作参数：

• 湿度测量范围：20~90%RH
• 湿度测量精度：±5%RH
• 温度测量范围：0~50℃
• 温度测量精度：±2℃
• 工作电压：DC 3.3V/5V

DHT11 采用单总线协议，也就是使用一根 DATA 线进行数据的收发。DHT11 的 DATA 线一次通讯时间 4ms 左右，数据分整数部分、小数部分和校验位，具体为： 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 校验位。

时序图

DHT11 的 DATA 传输一次完整的数据为 40bit，按照高位在前，低位在后的顺序传输。

数据格式为：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 校验位，一共 5 字节（40bit）数据。

硬件

硬件资源及引脚分配

• LED
  LED0 - PD14
• USART1
  USART1_TX - PB14
  USART1_RX - PB15
• MPU
• HyperRAM
• 正点原子 2.8/3.5/4.3/7寸LCD模块
• DHT11传感器 (接在PG15上)

项目实现

• 检测是否有DHT11存在，如果没有，则提示错误；
• 检测到DHT11后，开始读取温湿度值，并显示在LCD上，程序每隔100ms左右读取一次数据，并通过串口发送温湿度数据；
• LED0 闪烁指示系统正在运行。

代码

#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
#include "./SYSTEM/usart/usart.h"
#include "./BSP/LED/led.h"
#include "./BSP/LCD/lcd.h"
#include "./BSP/HYPERRAM/hyperram.h"
#include "./BSP/DHT11/dht11.h"
​
int main(void)
{
    uint8_t t = 0;
    uint8_t temperature;
    uint8_t humidity;
    
    sys_mpu_config();                   /* 配置MPU */
    sys_cache_enable();                 /* 使能Cache */
    HAL_Init();                         /* 初始化HAL库 */
    sys_stm32_clock_init(300, 6, 2);    /* 配置时钟，600MHz */
    delay_init(600);                    /* 初始化延时 */
    usart_init(115200);                 /* 初始化串口 */
    led_init();                         /* 初始化LED */
    hyperram_init();                    /* 初始化HyperRAM */
    lcd_init();                         /* 初始化LCD */
    
    lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "STM32", RED);
    lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, "DS18B20 TEST", RED);
    lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);
    
    while (dht11_init())                    /* DHT11初始化 */
    {
        lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, "DHT11 Error", RED);
        delay_ms(200);
        lcd_fill(30, 110, 239, 130 + 16, WHITE);
        delay_ms(200);
    }
​
    lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, "DHT11 OK", RED);
    lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "Temp:  C", BLUE);
    lcd_show_string(30, 150, 200, 16, 16, "Humi:  %", BLUE);
    
    while (1)
    {
        if (t % 10 == 0)                                                /* 每100ms读取一次 */
        {
            dht11_read_data(&temperature, &humidity);                   /* 读取温湿度值 */
            lcd_show_num(30 + 40, 130, temperature, 2, 16, BLUE);       /* 显示温度 */
            lcd_show_num(30 + 40, 150, humidity, 2, 16, BLUE);          /* 显示湿度 */
printf("Temperature = %u°C，Humidity = %u%%\r\n", temperature, humidity);
        }
​
        delay_ms(10);
        t++;
​
        if (t == 20)
        {
            t = 0;
            LED0_TOGGLE();                                              /* LED0闪烁 */
        }
    }
}

效果

LCD 屏显示温湿度数据

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​

同时串口打印温度和湿度数值

完整工程文件见附件。*附件：Demo3_DHT11.zip

总结

本文介绍了使用正点原子STM32H7R3开发套件，结合DS18B20、DHT11温湿度传感器，采集环境温度和湿度数据，并通过 LCD 屏显示，同时串口发送的项目。由于温湿度数据在工业和生活中扮演重要角色，很多仪器设备对环境温湿度较为敏感，因此该项目对于温湿度的自动化采集具有一定的参考和借鉴价值。