[嵌入式] STM32F103使用DHT11采集温湿度通过软件I2C驱动OLED显示

一.温湿度传感器介绍

1.主要参数
供电电压：3.3 - 5.5V直流电
输出为单总线数字信号
温度测量范围0-50度（精度正负2度，分辨率1度）
湿度测量范围为20-90%RH（精度为正负5%，分辨率1%）

2.硬件连接
模块的VCC 接单片机的5V
模块的GND 接单片机的GND
模块的DAT 接单片机任意引脚
vcc和gnd之间可以加一个电容，用于去耦滤波

3.温湿度采集原理
采用单总线双向串行通信协议，每次采集都要由单片机发起开始信号，然后DHT11会向单片机发送响应并开始传输40位数据帧，高位在前。

第一二个字节： 8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据
第三四个字节： 8bit温度整数数据+8bit温度小数数据
第五个字节： 8bit校验位（它是前四个数据相加后八位的数值）
温湿度小数部分默认为0，即单片机采集的数据都是整数，校验位为4个字节的数据相加取结果的低8位数据作为校验和；

示例：
0011 0101 0000 0000 0001 1000 0000 0000 0100 1001
湿度高八位湿度低八位温度高八位温度低八位检验位
计算： 0011 0101 + 0001 1000
结果： 0100 1101 若不等于 01001101 ，则本次接收数据不正确，重新接收数据

（2）温湿度传感器时序介绍
总线空闲状态为高电平，主机把总线拉低等待DHT11响应，主机把总线拉低必须大于18毫秒，保证DHT11能检测起始信号。DHT11接收到主机的开始信号后，等待主机开始信号结束，然后发送80us低电平响应信号，主机发送开始信号结束后，延时等待20

#ifndef __DHT11_H #define __DHT11_H #include "stm32f10x.h" //IO方向设置 #define DHT11_IO_IN() {GPIOB->CRL&=0XFFFFFFF0;GPIOB->CRL|=0x08;}//上拉/下拉输入模式 #define DHT11_IO_OUT() {GPIOB->CRL&=0XFFFFFFF0;GPIOB->CRL|=0x03;}//推挽输出模式，50MHZ IO操作函数 #define DHT11_DQ_OUT PBout(0) //数据端口 PB0 #define DHT11_DQ_IN PBin(0) //数据端口 PB0 u8 DHT11_Init(void);//初始化DHT11 u8 DHT11_Read_Data(void);//读取温湿度 u8 DHT11_Read_Byte(void);//读出一个字节 u8 DHT11_Read_Bit(void);//读出一个位 u8 DHT11_Check(void);//检测是否存在DHT11 void DHT11_Rst(void);//复位DHT11 #endif

#include "dht11.h" #include "delay.h" #include "oled.h" //起始信号 void DHT11_Rst(void) { DHT11_IO_OUT(); //设置推挽输出模式，50MHZ DHT11_DQ_OUT=0; //拉低电平，主机开始发送起始信号 delay_ms(20); //至少18ms，保证从机检测到起始信号 //从机检测到后，从机等待主机起始信号结束-->>拉高电平 DHT11_DQ_OUT=1; //主机拉高电平，起始信号结束，延时等待，准备接收回响信号 delay_us(30); //主机拉高20~40us } //主机接收起始信号，等待从机DHT11的回应 //返回1:未检测到DHT11的存在 //返回0:存在 u8 DHT11_Check(void) { u8 retry=0; DHT11_IO_IN();//设置上拉/下拉输入模式 while (DHT11_DQ_IN&&retry<100)//DHT11会拉低40~80us { retry++; delay_us(1); }; if(retry>=100)return 1; else retry=0; while (!DHT11_DQ_IN&&retry<100)//DHT11拉低后会再次拉高40~80us，准备输出，只是准备，并没有输出 { retry++; delay_us(1); }; if(retry>=100)return 1; return 0; } //从DHT11读取一个位 //返回值：1/0 u8 DHT11_Read_Bit(void) { u8 retry=0; while(DHT11_DQ_IN&&retry<100)//等待变为低电平 { retry++; delay_us(1); } retry=0; while(!DHT11_DQ_IN&&retry<100)//等待变高电平 { retry++; delay_us(1); } delay_us(40);//等待40us if(DHT11_DQ_IN)return 1; else return 0; } //从DHT11读取一个字节 //返回值：读到的数据 u8 DHT11_Read_Byte(void) { u8 i,dat; dat=0; for (i=0;i<8;i++) { dat<<=1; dat|=DHT11_Read_Bit(); } return dat; } //从DHT11读取一次数据 //temp:温度值(范围:0~50°) //humi:湿度值(范围:20%~90%) //返回值：0,正常;1,读取失败 u8 DHT11_Read_Data() { u8 buf[5]; u8 i; DHT11_Rst(); //main函数对端口初始化时已调用一次，这里调用是为了保证数据最新 if(DHT11_Check()==0) //main函数对端口初始化时已调用一次，这里调用是为了保证数据最新 { for(i=0;i<5;i++)//读取40位数据 { buf[i]=DHT11_Read_Byte(); } if((buf[0]+buf[1]+buf[2]+buf[3])==buf[4]) { OLED_ShowNum(74,2,buf[2],2);//显示温度数据整数 OLED_ShowNum(96,2,buf[3],1);//显示温度数据小数 OLED_ShowNum(74,5,buf[0],2);//显示湿度数据整数 OLED_ShowNum(96,5,buf[1],1);//显示湿度数据小数 } }else return 1; return 0; } //初始化DHT11的IO口同时检测DHT11的存在 //返回1:不存在 //返回0:存在 u8 DHT11_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); //使能PB端口时钟 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; //PB0端口配置 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); //初始化IO口 GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0); //PB0 输出高 DHT11_Rst(); //起始信号 return DHT11_Check();//等待DHT11的回应 }

#ifndef _OLED_H #define _OLED_H #include "stm32f10x.h" #define OLED_SCL_Set() GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_6); #define OLED_SCL_CLr() GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_6); #define OLED_SDA_Set() GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_7); #define OLED_SDA_CLr() GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_7); #define OLED_SDA_RCV() GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_7) #define OLED_CMD 1 #define OLED_DATA 0 void IIC_config(void); void IIC_Start(void); void IIC_Stop(void); char OLED_Wait_ACK(void); void IIC_Send(uint8_t Write_Byte); void OLED_WR_CMD(uint8_t cmd); void OLED_WR_DATA(uint8_t data); void OLED_WR_Byte(uint8_t data,uint8_t cmd); void OLED_ON(void); void OLED_OFF(void); void OLED_Init(void); void OLED_Clear(void); void OLED_ShowChar(uint8_t x,uint8_t y, uint8_t ch,uint8_t temp); void OLED_ShowStr(uint8_t x,uint8_t y,char *ch,uint8_t temp); int OLED_Getpos(unsigned char length); void OLED_ShowNum(unsigned char x,unsigned char y,unsigned int Num,unsigned char length); void OLED_WriteCF(uint8_t x,uint8_t y,uint8_t m,uint8_t server); void OLED_WriteCN(uint8_t x,uint8_t y,uint8_t m,uint8_t count); void OLED_ShowBMP(uint8_t x0,uint8_t y0, uint8_t x1,uint8_t y1,uint8_t* BMP); #endif

#include "stm32f10x.h" #include "oled.h" #include "delay.h" #include "fontstr.h" //GPIO模拟IIC初始化 void IIC_config() { GPIO_InitTypeDef GPIO_Initstrue; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); GPIO_Initstrue.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD; //开漏输出 GPIO_Initstrue.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7 ; GPIO_Initstrue.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_Initstrue); //PA6:SCL PA7:SDA OLED_SCL_Set(); OLED_SDA_Set(); } //模拟IIC起始信号：当SCL为高电平期间，SDA有高到低的跳变 void IIC_Start() { OLED_SCL_Set(); // OLED_SDA_Set(); //空闲状态下拉高时钟总线和数据总线 delay_us(1); OLED_SDA_CLr(); //数据总线低电平 delay_us(1); OLED_SCL_CLr(); //时钟总线低电平 delay_us(1); } //模拟IIC停止信号：当SCL为高电平期间，SDA由低到高的跳变 void IIC_Stop() { OLED_SDA_CLr(); //数据总线低电平 delay_us(1); OLED_SCL_Set(); //时钟总线高电平 delay_us(1); OLED_SDA_Set(); //数据总线高电平 delay_us(1); } //模拟IIC从机反馈主机应答信号：接收器在“第九个时钟脉冲之前的低电平期间”将SDA线拉低，并且确保在该时钟的高电平期间为稳定的低电平 char OLED_Wait_ACK() { OLED_SCL_CLr(); //时钟总线低电平 delay_us(1); OLED_SDA_CLr(); //数据总线低电平 delay_us(1); OLED_SCL_Set(); //时钟总线高电平 delay_us(1); if(OLED_SDA_RCV())//应答信号为低电平时，为有效应答 { return 1; } else //应答信号为高电平时，为非应答 { OLED_SCL_CLr();//拉低电平接收下一个数据 return 0; } } //模拟IIC发送数据：数据在SCL的上升沿到来之前就需准备好。并在下降沿到来之前必须稳定 //Write_Byte：要发送的数据 void IIC_Send(uint8_t Write_Byte) { unsigned char i; for(i=0;i<8;i++) //每个时钟周期发送1个bit大小的数据，八个时钟周期代表一个完整的数据 { OLED_SCL_CLr(); //时钟总线低电平 delay_us(1); if(Write_Byte & 0x80) //每次从数据的首位开始接收 { OLED_SDA_Set(); //数据总线高电平，代表发送位1 }else{ OLED_SDA_CLr(); //数据总线低电平，代表发送位0 } delay_us(1); OLED_SCL_Set(); //时钟总线高电平 delay_us(1); Write_Byte <<= 1; delay_us(1); } while(OLED_Wait_ACK()); //等待从机应答 } //对OLED写入一个命令 void OLED_WR_CMD(uint8_t cmd) { IIC_Start(); //起始信号 IIC_Send(0x78); //发送从设备地址，厂家规定0x78即OLED的地址 IIC_Send(0x00); //发送从设备内部的寄存器或存储器地址，之后是要对该地址的内容进行读或写 //发送命令的首地址为0x00 IIC_Send(cmd); //发送命令 IIC_Stop(); //停止信号 } //对OLED写入一个数据 void OLED_WR_DATA(uint8_t data) { IIC_Start(); //起始信号 IIC_Send(0x78); //发送从设备地址，厂家规定0x78即OLED的地址 IIC_Send(0x40); //发送从设备内部的寄存器或存储器地址，之后是要对该地址的内容进行读或写 //发送数据的首地址为0x40 IIC_Send(data); //发送数据 IIC_Stop(); //停止信号 } //对OLED写入一个字节 //mount //1:写命令 //0:写数据 void OLED_WR_Byte(uint8_t data,uint8_t mount) { if(mount) { OLED_WR_CMD(data); }else{ OLED_WR_DATA(data); } } //设置起始地址 void OLED_SetPos(uint8_t x,uint8_t y) { OLED_WR_Byte(0xb0+y,OLED_CMD); //设置页地址 OLED_WR_Byte(0x0f&x,OLED_CMD); //设置列地址的低四位 OLED_WR_Byte((0xf0&x)>>4|0x10,OLED_CMD); //设置列地址的高四位 } //打开OLED void OLED_ON() { OLED_WR_Byte(0x8D,OLED_CMD); //设置电荷泵 OLED_WR_Byte(0x14,OLED_CMD); //开启电荷泵 OLED_WR_Byte(0xAF,OLED_CMD); //OLED唤醒 } //关闭OLED void OLED_OFF() { OLED_WR_Byte(0x8D,OLED_CMD); //设置电荷泵 OLED_WR_Byte(0x10,OLED_CMD); //关闭电荷泵 OLED_WR_Byte(0xAE,OLED_CMD); //关闭OLED } //OLED屏幕初始化，厂家自给，不比深究 void OLED_Init() { delay_init(); //延时初始化 delay_ms(200); //必须延时 OLED_WR_CMD(0xAE); //display off OLED_WR_CMD(0x20); //Set Memory Addressing Mode OLED_WR_CMD(0x10); //00,Horizontal Addressing Mode;01,Vertical Addressing Mode;10,Page Addressing Mode (RESET);11,Invalid OLED_WR_CMD(0xb0); //Set Page Start Address for Page Addressing Mode,0-7 OLED_WR_CMD(0xc8); //Set COM Output Scan Direction OLED_WR_CMD(0x00); //---set low column address OLED_WR_CMD(0x10); //---set high column address OLED_WR_CMD(0x40); //--set start line address OLED_WR_CMD(0x81); //--set contrast control register OLED_WR_CMD(0xff); //áá?èμ÷?ú 0x00~0xff OLED_WR_CMD(0xa1); //--set segment re-map 0 to 127 OLED_WR_CMD(0xa6); //--set normal display OLED_WR_CMD(0xa8); //--set multiplex ratio(1 to 64) OLED_WR_CMD(0x3F); // OLED_WR_CMD(0xa4); //0xa4,Output follows RAM content;0xa5,Output ignores RAM content OLED_WR_CMD(0xd3); //-set display offset OLED_WR_CMD(0x00); //-not offset OLED_WR_CMD(0xd5); //--set display clock divide ratio/oscillator frequency OLED_WR_CMD(0xf0); //--set divide ratio OLED_WR_CMD(0xd9); //--set pre-charge period OLED_WR_CMD(0x22); // OLED_WR_CMD(0xda); //--set com pins hardware configuration OLED_WR_CMD(0x12); OLED_WR_CMD(0xdb); //--set vcomh OLED_WR_CMD(0x20); //0x20,0.77xVcc OLED_WR_CMD(0x8d); //--set DC-DC enable OLED_WR_CMD(0x14); // OLED_WR_CMD(0xaf); //--turn on oled panel } //清屏 void OLED_Clear() { uint8_t m,n; for(m=0;m<8;m++) { OLED_SetPos(0,m); for(n=0;n<128;n++) { OLED_WR_Byte(0x00,OLED_DATA); } } } //向OLED写入一个字符 //x:0 ~ 127 //y:0 ~ 63 //ch:写入的字符 //temp: 6：6x8字体 8：8x16字体 void OLED_ShowChar(uint8_t x,uint8_t y, uint8_t ch,uint8_t temp) { unsigned char i = 0,c = 0; if(ch != '\0') { c = ch - 32; OLED_SetPos(x,y); if(temp == 6) { for(i=0;i<temp;i++) OLED_WR_Byte(F6x8[c][i],OLED_DATA); }else if(temp == 8){ for(i=0;i<temp;i++) OLED_WR_Byte(F8X16[c*16+i],OLED_DATA); OLED_SetPos(x,++y); for(i=0;i<temp;i++) OLED_WR_Byte(F8X16[c*16+i+8],OLED_DATA); } } } //显示字符串函数 //x:0 ~ 127 //y:0 ~ 63 //ch:要显示的字符 //temp: 6：6x8字体 8：8x16字体 void OLED_ShowStr(uint8_t x,uint8_t y,char *ch,uint8_t temp) { unsigned char j = 0; while(ch[j] != '\0') { if(temp == 6) { if(x>=122) { x = 0; y++; } }else if(temp == 8){ if(x>=120) { x = 0; y+=2; } } OLED_ShowChar(x,y,ch[j],temp); x += temp; j++; } } //次方函数 int OLED_Getpos(unsigned char length) { unsigned int pos = 1; while(length--) { pos *= 10; } return pos; } //显示数字函数 //x:0 ~ 127 //y:0 ~ 63 //Num:要显示的数字 //length:数字的位数 0,1,2,3... void OLED_ShowNum(unsigned char x,unsigned char y,unsigned int Num,unsigned char length) { unsigned char i; for(i=length;i>0;i--) { OLED_ShowChar(x,y,'0'+Num/OLED_Getpos(--length)%10,8); x+=8; } } //显示单个文字函数 //x,y:坐标 //m:第几个个数组 //server:数组第几个文字 void OLED_WriteCF(uint8_t x,uint8_t y,uint8_t m,uint8_t server) { uint8_t i; if(x>112) { x = 0; y+=2; } OLED_SetPos(x,y); for(i=0;i<16;i++) OLED_WR_Byte(F16x16[m][i+(server-1)*32],OLED_DATA); OLED_SetPos(x,++y); for(i=0;i<16;i++) OLED_WR_Byte(F16x16[m][i+(server-1)*32+16],OLED_DATA); } //连续显示文字函数 //x,y:坐标 //m:第几个个数组 //count:连续显示几个文字 void OLED_WriteCN(uint8_t x,uint8_t y,uint8_t m,uint8_t count) { uint8_t i,j = 0; while(count--) { if(x>112) { x = 0; y+=2; } OLED_SetPos(x,y); for(i=0;i<16;i++) OLED_WR_Byte(F16x16[m][i+j*32],OLED_DATA); OLED_SetPos(x,++y); for(i=0;i<16;i++) OLED_WR_Byte(F16x16[m][i+16+j*32],OLED_DATA); x += 16; OLED_SetPos(x,--y); j++; } } //显示BMP图片函数 //(x0,y0):图片显示的开始地址 //(x1,y1):图片显示的结束地址 //BMP:要显示的图片的首地址，具体看fontstr.h文件 void OLED_ShowBMP(uint8_t x0,uint8_t y0, uint8_t x1,uint8_t y1,uint8_t* BMP) { uint8_t x,y; for(y=y0;y<y1;y++) { OLED_SetPos(x0,y); for(x=x0;x<x1;x++) { OLED_WR_Byte(BMP[x+(x1-x0)*y],OLED_DATA); } } }

#include "stm32f10x.h" #include "oled.h" #include "delay.h" #include "dht11.h" int main() { delay_init(); //延时初始化 IIC_config(); //GPIO模拟IIC初始化 OLED_Init(); //OLED初始化 OLED_ON(); //打开OLED delay_ms(2000); //延时2s OLED_Clear(); //清屏 delay_ms(2000); //延时2s OLED_WriteCN(0,2,0,5); //显示->当前温度： OLED_WriteCF(90,2,2,3); //显示->小数点 OLED_WriteCF(112,2,2,1); //显示->℃单位 OLED_WriteCN(0,5,1,5); //显示->当前湿度： OLED_WriteCF(90,5,2,3); //显示->小数点 OLED_WriteCF(112,5,2,2); //显示%单位 while( DHT11_Init() )return 1; //初始化DHT11模块端口，while等待从机DHT11回应 while(1) { DHT11_Read_Data(); //读取数据并显示 delay_ms(500); } }

[嵌入式]STM32F103使用DHT11采集温湿度通过软件I2C驱动OLED显示

一.温湿度传感器介绍

二.代码示例