基于stm32温湿度传感器实验

以下是基于STM32的温湿度传感器实验的详细步骤和代码示例（以 DHT11 传感器为例），使用 HAL库 开发，适合初学者快速上手：

实验器材

STM32开发板（如STM32F103C8T6）
DHT11温湿度传感器
杜邦线若干
USB转TTL模块（用于串口通信）
Keil MDK-ARM开发环境

硬件连接

DHT11引脚	STM32引脚
VCC	3.3V
GND	GND
DATA	PB9（或其他GPIO）

注意：DATA引脚需接 4.7KΩ上拉电阻 到VCC。

代码实现

1. 配置GPIO和串口（用于调试输出）

// main.c
#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "dht11.h"  // 自定义DHT11驱动头文件

UART_HandleTypeDef huart1;

void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_USART1_UART_Init(void);

int main(void) {
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    MX_GPIO_Init();
    MX_USART1_UART_Init();

    DHT11_Data dht11;
    char msg[50];

    while (1) {
        if (DHT11_Read(&dht11) == DHT11_OK) {
            sprintf(msg, "Temp: %d°C, Humi: %d%%\r\n", dht11.temperature, dht11.humidity);
            HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)msg, strlen(msg), HAL_MAX_DELAY);
        } else {
            HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)"Error!\r\n", 8, HAL_MAX_DELAY);
        }
        HAL_Delay(2000); // 每2秒读取一次
    }
}

2. DHT11驱动 (`dht11.c` 和 `dht11.h`)

// dht11.h
typedef struct {
    uint8_t humidity;
    uint8_t temperature;
} DHT11_Data;

typedef enum {
    DHT11_OK,
    DHT11_ERROR
} DHT11_Status;

DHT11_Status DHT11_Read(DHT11_Data *data);

// dht11.c
#include "dht11.h"
#include "stm32f1xx_hal.h"

#define DHT11_PORT GPIOB
#define DHT11_PIN  GPIO_PIN_9

static void DHT11_Delay(uint16_t time_us) {
    __HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim1, 0);
    while (__HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim1) < time_us);
}

DHT11_Status DHT11_Read(DHT11_Data *data) {
    uint8_t bytes[5] = {0};
    uint8_t cnt = 7, idx = 0;

    // 主机发送开始信号（拉低18ms）
    HAL_GPIO_WritePin(DHT11_PORT, DHT11_PIN, GPIO_PIN_RESET);
    HAL_Delay(18);
    HAL_GPIO_WritePin(DHT11_PORT, DHT11_PIN, GPIO_PIN_SET);
    DHT11_Delay(30); // 等待20-40us

    // 切换为输入模式等待响应
    GPIO_InitTypeDef gpio = {0};
    gpio.Pin = DHT11_PIN;
    gpio.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
    gpio.Pull = GPIO_PULLUP;
    HAL_GPIO_Init(DHT11_PORT, &gpio);

    // 检查传感器响应（低电平80us + 高电平80us）
    if (HAL_GPIO_ReadPin(DHT11_PORT, DHT11_PIN)) return DHT11_ERROR;
    while (!HAL_GPIO_ReadPin(DHT11_PORT, DHT11_PIN));
    while (HAL_GPIO_ReadPin(DHT11_PORT, DHT11_PIN));

    // 接收40位数据（湿度整数+小数+温度整数+小数+校验和）
    for (int i = 0; i < 40; i++) {
        while (!HAL_GPIO_ReadPin(DHT11_PORT, DHT11_PIN));   // 等待高电平开始
        DHT11_Delay(40);                                   // 跳过50us低电平
        if (HAL_GPIO_ReadPin(DHT11_PORT, DHT11_PIN)) {     // 高电平>30us表示"1"
            bytes[idx] |= (1 << cnt);
            while (HAL_GPIO_ReadPin(DHT11_PORT, DHT11_PIN));
        }
        if (cnt-- == 0) { cnt = 7; idx++; } // 下一个字节
    }

    // 校验数据（前4字节和 = 第5字节）
    if (bytes[4] != (bytes[0] + bytes[1] + bytes[2] + bytes[3])) 
        return DHT11_ERROR;

    data->humidity = bytes[0];
    data->temperature = bytes[2];
    return DHT11_OK;
}

关键步骤说明

初始化定时器：用于精确延时（在dht11.c中需配置一个基本定时器，如TIM1）。
发送开始信号：主机拉低DATA线至少18ms后释放。
传感器响应：DHT11拉低80us，再拉高80us表示准备发送数据。
数据解析：
- 每个数据位以50us低电平开始。
- 高电平26~28us表示“0”，70us表示“1”。
校验和：确保数据正确性。

常见问题排查

无响应：
- 检查接线（VCC、GND、DATA）。
- DATA引脚必须接上拉电阻。
- 确保GPIO配置正确（开始时为输出，读取时为输入）。
数据错误：
- 调整延时函数精度（不同主频需修改DHT11_Delay）。
- 检查传感器供电电压（DHT11工作范围3~5.5V）。
时序不稳定：
- 关闭全局中断（__disable_irq()）确保时序严格。

实验结果

通过串口调试助手（如PuTTY）查看输出：

Temp: 25°C, Humi: 50%
Temp: 26°C, Humi: 48%
...

提示：实际项目中可加入LCD显示、蓝牙传输或MQTT上传云端功能扩展。

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