《机智云Gokit3开发篇》7 DHT11温湿度远程监测

野机工程师

注：文章结尾附本文章源码、原理图 资料链接


概述：本文介绍了gokit3板载的DHT11温湿度传感器工作原理，以及驱动移植调用，读取温湿度，最后实现上传机智云平台实现远程监测


前期准备工作：

硬件准备：

Gokit3 开发板



软件准备：

机智云 GAgent 固件包（以下会提供如何在机智云官网下载固件包）。
如何移植机智云SDK 实现上云可看上一期详细介绍；
本期采用上一期的代码工程作为基础；


一、DHT11温湿度传感器工作原理介绍
Gokit3板载的温湿度传感器DHT11如图
蓝色的小方块，内置温度和湿度感应，性价比高。



1.1 DHT11工作原理

DHT11 是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。
外观：
通常有 3 个或 4 个引脚。

里面内置一颗8位单片机，它内部包含一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与这颗单片机相连。

这意味着： 它是数字传感器，不是模拟传感器。你读出来的直接就是二进制数据，不需要 STM32 再去算 ADC 电压值了。

性能参数：

参数  测量范围  测量精度  分辨率
温度  0℃ ~ 50℃  ±2℃   1℃
湿度  20% ~ 90% RH ±5% RH  1% RH
工作电压 3.3V ~ 5.5V
采样周期 ≥ 1秒


1.2 通信协议（重点）：
单总线通信 (One-Wire)。

解释：不像串口有 TX/RX 两根线，DHT11 只有一根数据线（DATA）

1.3交互流程（握手）：

主机请求： STM32 先把数据线拉低（至少 18ms）。
解释：通知DHT11，准备给我温湿度数据

从机响应： DHT11 收到信号后，会把线拉低一小会儿，
解释：收到，准备发送

数据传输： DHT11 开始按序发送 40 位 (bit) 的数据（0和1）。

结束： 传输完毕，总线被拉高，进入空闲状态。


注意：
因为单总线对时间精度要求极高（微秒级）。例如，DHT11 发送“0”是低电平50us+高电平26us，发送“1”是低电平50us+高电平70us。
如果你的 STM32 延时函数 (delay_us) 不准，或者读取时被中断打断，就会导致数据错乱或校验失败。


1.4 数据解析：

DHT11 一次传输 40 位数据（5个字节），高位先出。顺序如下：

8bit 湿度整数 + 8bit 湿度小数 + 8bit 温度整数 + 8bit 温度小数 + 8bit 校验和

关于校验： 这是防止数据出错的保险机制。

算法： 前4个字节相加的结果，取最后8位，应该等于 校验和。

例子： 如果你读到湿度 45%，温度 28℃，数据可能是这样的：
00101101 (45) + 00000000 (0) + 00011100 (28) + 00000000 (0) = 01001001 (73)
如果最后收到的校验和也是 73，说明数据是对的


1.5 Gokit3 板载DHT11温湿度传感器原理图部分及对应STM32 IO口








通过原理图可以找到，DHT11的数据引脚接到了STM32的PB3引脚上

注意：Gokit3 的 DHT11 接在 PB3 引脚上，而在 STM32F103 中，PB3 默认是 JTAG 调试口。如果不关闭 JTAG 功能，PB3 是无法作为普通 GPIO 控制 DHT11 的。

二、机智云添加数据点以及移植代码包
2.1 创建新的数据点

登录机智云开发者中心 -> 找到你的产品 -> 数据点 (Data Points)。
这里以上期工程为模版，新增温度和湿度两个数据点

新建数据点：

温度 (Temperature)： 标识名 temp，类型“数值”，范围 -20~80，单位 ℃，只读。

湿度 (Humidity)： 标识名 hum，类型“数值”，范围 0~100，单位 %，只读。






生成代码后，开始移植到自己的工程

把以下两个文件以及对应的头文件添加进自己的工程，如果已经添加，这里就选择覆盖




2.2 移植官方DHT11 驱动程序

复制黏贴进自己的工程



打开keil，添加进工程目录
注意：DHT11需要用到delay演示，所以还需添加delay文件





2.3  读取DHT11 温湿度数据


引入头文件

在 main.c 顶部的 Includes 区域，加入我们刚移植好的驱动头文件：

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "Hal_temp_hum.h" // 引入DHT11头文件
/* USER CODE END Includes */


定义变量

在 main 函数内部，while(1) 之前，定义用来存温湿度的变量和计时变量：

/* USER CODE BEGIN 1 */
uint8_t temp_value = 0; // 存温度
uint8_t humi_value = 0; // 存湿度
uint32_t dht11_timer = 0; // 这里的计时器变量用于非阻塞延时
/* USER CODE END 1 */





初始化传感器在 main 函数的初始化部分,调用初始化函数：
/* USER CODE BEGIN 2 */
userInit(); // 机智云自带的初始化
dht11Init(); // <--- 在这里初始化 DHT11

/* USER CODE END 2 */


在主循环中读取 (核心步骤)

在 while (1) 循环中，我们需要写一个非阻塞的读取逻辑。
解释：
很多新手在读取传感器时习惯使用 HAL_Delay(2000) 来延时。但在物联网开发中，这样会阻塞整个程序的运行

阻塞的后果： 机智云的协议需要每隔一段时间发送“心跳包”来维持设备在线。如果你使用了 HAL_Delay 死等 2 秒，CPU 就会停止处理网络任务，导致设备与云端断开连接，App 上就会显示“设备离线”。

解决办法： 我们利用 STM32 的系统滴答定时器 (HAL_GetTick) 获取当前时间。通过计算 当前时间 - 上次读取时间 是否大于 2000ms，来实现**“非阻塞”**的定时任务。这样既保证了 DHT11 有足够的采样间隔，又不会耽误机智云的网络通信。


代码添加：
请找到 userHandle() 函数调用的地方，并修改如下：

// 获取当前系统运行时间（毫秒）
    // 如果当前时间 - 上次读取时间 > 2000ms (2秒)，则读取一次
    if(HAL_GetTick() - dht11_timer > 2000)
    {
        // 更新计时器
        dht11_timer = HAL_GetTick();
        
        // 调用读取函数，参数是取地址符 &
        // 返回值 0 表示成功，1 表示失败
        if(dht11Read(&temp_value, &humi_value) == 0)
        {
            // --- 读取成功，开始赋值给机智云 ---
            //以下调用userHandle();函数
        }
        else
        {
            
        }
    }
    // 机智云的处理函数，必须不断运行，不能被阻塞
    userHandle();
    gizwitsHandle((dataPoint_t *)¤tDataPoint);



2.4 把温湿度数据上传机智云云平台

在 STM32 读取到温湿度数据后，我们需要把数据“搬运”到机智云自动生成的结构体中。
找到 userHandle 函数（或者在主循环读取成功后的位置），将变量赋值给 currentDataPoint 结构体。

在中解除注释，把温湿度数据的变量赋值：

void userHandle(void)
{

    currentDataPoint.valuetemp = temp_value;//Add Sensor Data Collection
    currentDataPoint.valuehum = humi_value;//Add Sensor Data Collection

}




2.5 编译烧录，打开机智云APP

这里开始配网连接上机智云，这里烧录和配网以及如何安装机智云APP可以看我往期的帖子


2.6 可以看到，温湿度的数据已经读取并上传云平台，通过机智云APP显示





三、常见问题排查
如果你烧录后发现 App 上数据全是 0，或者显示离线，请检查以下几点：

数据一直是是 0？

检查杜邦线连接是否松动。

检查 delay_us 微秒延时函数是否精准（DHT11 对时序要求极高

检查 PB3 的 JTAG 模式是否禁用（见上文 1.5 节）。

App 显示设备离线？

检查代码中是否使用了长时间的 HAL_Delay 阻塞了主循环。

检查 Wi-Fi 模组是否正常供电。

**温度显示 255 或乱温度显示 255 或乱码？

通常是校验和错误导致的。请检查 DHT11 的供电电压（推荐 3.3V 或 5V），并尝试重新复位开发板。

本文到此结束，谢谢大家！

源码、原理图资料链接
原理图：
链接: https://pan.baidu.com/s/1orRkTIyottPv_pUBzvWubw?pwd=WPC1 提取码: WPC1


源码：
链接: https://pan.baidu.com/s/1womRu2KPWfOuJaT5x1T58g?pwd=WPC1 提取码: WPC1