嵌入式学习 | STM32 裸板驱动开发（Day06） | DHT11温湿度传感器超详解（单总线时序+全套驱动代码+智能温湿度报警项目）

哈喽大家好！本篇为 STM32 嵌入式入门 Day06 学习笔记。

本节课我们重点学习 DHT11 数字温湿度传感器 ，掌握 单总线 1-Wire 通信协议 、完整时序解析、GPIO 动态输入输出切换、DHT11 驱动手写开发，最后完成综合大作业：基于 STM32 的智能温湿度监控与声光报警系统。

全文知识点细致、代码完整、逻辑清晰，适合新手学习、期末复习、CSDN 发文、面试背诵。

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一、DHT11 传感器整体介绍

1.1 什么是 DHT11？

DHT11 是一款低成本、超低功耗、单总线数字式温湿度复合传感器 。内部集成湿度感应元件、温度感应元件、AD 转换电路、数字逻辑电路，直接输出数字信号，无需单片机做模数转换，极大降低开发难度。

广泛用于：智能家居、室内环境监测、仓库温湿度监控、农业大棚、设备机箱温度监测等场景。

1.2 通信方式：单总线 1-Wire

DHT11 采用标准 单总线通信协议（1-Wire）：

• 仅需 一根 DATA 数据线 与 MCU 通信

• 搭配 VCC、GND 即可正常工作

• 数据线为 双向半双工通信

• MCU 需要动态切换 GPIO 输出、输入模式，实现收发通信

单总线最大特点：一根线实现主机发、从机收、从机发、主机收。

1.3 DHT11 官方参数规格（重点考点）

参数类型	测量范围	测量精度/误差	备注
温度测量	0℃ ~ 50℃	±2℃	室内环境完全够用
湿度测量	10%RH ~ 90%RH	±5%RH	RH 代表相对湿度
工作电压	3.3V ~ 5V	------	STM32 3.3V 可直接驱动
采集周期	最小 2S	------	禁止高频采集，否则死机乱码

**补充知识点：**DHT11 的小数位永远为 0，精度较低；高精度项目建议使用 DHT22（AM2302）。

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二、DHT11 完整通信时序（全网最细解析）

DHT11 通信严格依赖微秒级精准时序，时序错1us就会读取失败、全是0、乱码、校验错误。

完整通信四大阶段：

起始信号（MCU） → 响应信号（DHT11） → 40bit 数据传输 → 停止信号（MCU）

2.1 起始信号（主机 MCU 发起）

MCU 主动发起通信，告诉 DHT11"我要读取数据"

• 步骤1：MCU 拉低 DATA 引脚，持续 至少 18ms

• 步骤2：MCU 释放总线，拉高电平，保持 20~40us

作用：低速长拉低唤醒传感器，短暂拉高等待从机应答。

2.2 响应信号（从机 DHT11 应答）

DHT11 检测到起始信号后，返回应答握手信号：

• 步骤1：DHT11 拉低总线 80us

• 步骤2：DHT11 拉高总线 80us

握手成功后，DHT11 正式开始上传 40bit 温湿度数据。

2.3 40bit 数据帧格式（核心重点）

一次通信固定传输 40bit = 5Byte数据

数据顺序：湿度整数 + 湿度小数 + 温度整数 + 温度小数 + 校验和

字节序号	含义	说明
Data0	湿度整数	实际有效湿度值
Data1	湿度小数	DHT11 固定为 0
Data2	温度整数	实际有效温度值
Data3	温度小数	DHT11 固定为 0
Data4	校验和	校验和=前4字节相加

2.4 位数据时序（区分 0 和 1）

每一位数据都以 50us 低电平 作为起始基准，靠高电平时长区分 0/1

逻辑 0 时序

• 拉低 50us

• 拉高 26~28us

逻辑 1 时序

• 拉低 50us

• 拉高 70us

开发黄金技巧： 等待电平跳变后 延时 45us 再读取引脚电平，低为0、高为1，时序最稳！

2.5 停止信号

• DHT11 发送完 40bit 数据后，自动拉低总线 50us

• MCU 主动拉高总线，结束本次通信

单次采集彻底结束，等待下一次 2S 周期采集。

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三、DHT11 驱动函数架构逐行解析

硬件接线：DHT11 DATA ------> STM32 PC10

3.1 dht11_init() 初始化函数

功能：初始化 GPIO、开启时钟、默认推挽输出

• 开启 GPIOC 时钟

• PC10 设置为推挽输出模式

• 默认高电平，等待发起通信

3.2 dht11_wait_ack() 等待应答函数

功能：切换引脚为输入模式，检测 DHT11 是否正常应答

• PC10 改为浮空输入

• 等待从机拉低、再拉高

• 应答成功代表传感器正常在线

3.3 dht11_get_value() 数据读取核心函数

核心逻辑：循环读取 5 字节、共 40 位数据，逐位采集、拼接字节、最终解析温湿度。

• 定义 u8 data5 存储原始数据

• 循环读取每一位时序

• 45us 延时采样判断 0/1

• 最终赋值：湿度=data0，温度=data2

3.4 dht11_stop() 通信停止函数

• 恢复 PC10 为推挽输出

• 等待时序结束

• MCU 拉高总线，结束通信

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四、完整可直接编译 DHT11 驱动代码

dht11.c 驱动源码

#include "dht11.h"
#include "delay.h"

// 初始化DHT11引脚
void dht11_init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);

    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);

    GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_10); // 默认高电平
}

// 等待DHT11应答
u8 dht11_wait_ack(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    // 切换为输入模式
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
    GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);

    delay_us(40);
    if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_10)==0)
    {
        // 等待拉低结束
        while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_10)==0);
        // 等待拉高结束
        while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_10)==1);
        return 1; // 应答成功
    }
    return 0; // 应答失败
}

// 读取40bit数据
void dht11_get_value(u8 *temp,u8 *humi)
{
    u8 data[5] = {0};
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;

    // 起始信号
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);

    GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_10);
    delay_ms(20);   // 拉低18ms以上
    GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_10);
    delay_us(30);

    // 等待应答
    if(dht11_wait_ack()==1)
    {
        // 循环读取5字节40位
        for(int i=0;i<5;i++)
        {
            for(int j=0;j<8;j++)
            {
                while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_10)==0);
                while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_10)==1);
                delay_us(45);

                if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_10))
                {
                    data[i] |= (1<<(7-j));
                }
            }
        }
    }

    // 数据赋值
    *humi = data[0];
    *temp = data[2];
}

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五、Day06 课后大作业：智能温湿度监控与安全提醒系统

5.1 硬件设备

STM32开发板 + DHT11温湿度传感器 + LED指示灯 + 蜂鸣器 + 独立按键 + USART串口

5.2 应用场景

室内环境智能监测、仓库温湿度安全监控、设备过热低温预警、桌面智能环境助手，是非常典型的嵌入式综合实训项目。

5.3 核心功能需求（必做）

1、DHT11 定时采集功能

• 固定 2秒采集一次 温湿度数据

• 数据稳定、无乱码、无跳变

• 支持串口实时上传上位机显示

2、智能阈值报警逻辑

环境状态	判定条件
正常安全状态	10℃ ≤ 温度 ≤ 30℃ 且 湿度 ≤ 70%RH
温度过高报警	温度 > 30℃
温度过低报警	温度 < 10℃
湿度过高报警	湿度 > 70%RH

3、LED 分级状态指示

LED编号	状态	系统含义
LED0	常亮	环境温湿度正常，安全状态
LED1	闪烁	温湿度轻微异常，预警状态
LED2	常亮	温湿度严重超标，危险提醒

5.4 可选拓展功能（加分项）

• 蜂鸣器分级报警：预警间歇响、严重超标常响

• 按键开启/关闭报警提醒功能

• 串口实时打印温度、湿度、系统状态

• 上位机指令修改报警阈值

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六、DHT11 开发高频踩坑总结（面试必背）

• 禁止高频采集：必须间隔 2S，否则传感器死机

• GPIO 必须动态切换输入输出，单总线双向通信核心

• 延时必须精准，微秒延时不准直接读不到数据

• 必须做数据校验，防止干扰导致数据错乱

• DHT11 小数位永远为 0，不要浪费代码解析小数

• 每次通信结束必须停止总线，复位电平状态

七、本章思考题（巩固提升）

1. DHT11 为什么需要不断切换 GPIO 输入/输出模式？

2. 读取数据位时，为什么固定延时 45us 采样？

3. 如果不做校验和判断，项目会出现什么问题？

4. 死循环延时 2S 采集有什么弊端？如何优化？