温湿度模块DHT22详解一:基础篇

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温湿度模块DHT22详解一:基础篇

2024-07-14 04:29| 来源: 网络整理| 查看: 265

      DHT22也称AM2302,是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器,见图1,湿度量程范围0~99.9%RH,精度±2%RH,而温度量程范围是-40℃~80℃,精度±0.5℃。

                                                                  图1

       DHT22是单总线通信的,驱动它只需三根线:电源线、信号线和地线,因此其电路也很简单,见图2:

                                                                        图2

       下面开始根据模块手册一步一步来讲解如何驱动DHT22,我尽可能详细到让初学者看完本文后就能成功驱动DHT22,大神路过勿喷。

       第一步:获取模块的使用手册,我使用的是奥松电子的DHT22,大家可以到官网下载:http://www.aosong.com/products-22.html        第二步:解读模块使用手册,挑重要的点来讲

       1)在使用DHT22时要注意图3中的点3和点4,读取间隔最好大于2秒。

                                                                               图3

       2)接着是重要的通信协议格式,见图4

                                                                                           图4

       从图4可以看出,向DHT22读取温湿度数据时,DHT22是返回一个40位的数据:bit39-bit31表示湿度高位,bit30-bit23表示湿度低位,bit23-bit16表示温度高位,bit15-bit8表示温度低位,bit7-bit0表示校验位,那么如何将这40bit数据转换为温度和湿度呢?在手册中已经举例说明了,见图5和图6:

                                                                           图5

                                                                           图6

       这里要注意三点:一是无论是湿度还是温度,DHT22传出来的温湿度值是实际温湿度的10倍,所以40bit数据换算后的结果还要除以10才是实际的温湿度值;二是温度和湿度不一样,温度的最高位正负温度,最高位为1时表示负温度,为0时表示正温度,所以真正的温度值只有15位;三是换算时,先将湿度高8位和湿度低8位转换为十六进制后再转换为十进制。

       3)接下来是最重要的时序问题,时序不准确会导致无法读取到正确的数据,见图7:

                                                                       图7

       从图7知道,这里有两个时序问题,分别是起始信号(主机信号)和应答信号(传感器信号),那么起始信号和应答信号是怎样的呢?详见图8:

                                                               图8

       从图8可看出,起始信号(主机信号)是将总线引脚电平拉低1MS,1MS后需释放总线,而应答信号(传感器信号)则是在总线释放后输出80us的低电平和80us的高电平。

       接着还有一个重要问题,总线输出40bit的数据,我们知道输出的数字信号不是'0'就是'1',那么如何区分这40bit里面哪些是'1'哪些是'0'呢?是的,区分0和1也是靠时序,手册中也给出该时序,见图9:

 

                                                                   图9

       当我们检测到IO口输出50us低电平加26us高电平时,就可认为此时DHT22输出的位数据是'0',当检测到IO输出50us低电平加70us高电平时,就可认为此时DHT22输出的位数据是'1'。

       到此可以发现,要成功驱动DHT22,总线时序很重要,官方手册中也给出了每种信号的时序表,见下图10,我们一般使用典型值即可,即图10中红框部分,我们也可以使用最大值来判断是否存在通信超时情况。

                                                                 图10

       第3步:总结驱动DHT22的三个步骤。

        1)DHT22上电后至少要延时2秒,越过不稳定状态后才能开始读取数据。

        2)主机输出起始信号:

        主机与DHT22连接的IO口设置为输出模式并输出1ms的低电平。

       3)主机输出起始信号后需要释放总线:

        如何释放总线?只需主机IO口输出30us高电平即可,但这里推荐直接将IO口设置为输入模式,由于存在上拉电阻,IO口会一直处于高电平,并不需要特定输出高电平,而且后面接收DHT22的应答信号时IO口也要设置为输入。

       4)主机接收DHT22返回的应答信号:

       因为主机释放总线时主机IO口就已设置为输入模式,根据IO口的电平变化判断当前信号是否为应答信号,若IO口检测到先是80us低电平后80us高电平,说明该信号为应答信号,若超过时间超过上图10中的响应最大时间85us,则可以判断为应答超时。

       5)主机接收DHT22返回的40bit数据:

       DHT22发送完应答信号后,随即串行输出40位数据,高位在前,主机根据IO口电平变化来判断当前的数据位是'0'还是'1',若IO口检测到先是50us低电平后是26us高电平,则说明当前数据位是'0',若IO口检测到先是50us低电平后是70us高电平,则说明当前数据位是'1'。因为是40位数据,所以要循环检测IO口电平状态40次。

       6)DHT22输出40位数据后,继续输出50us低电平后自动进入休眠状态,此时DHT22会变为输入模式随时接收主机发来的起始信号,只有接收到主机发来的起始信号才能唤醒,进入工作状态。

       7)校验接收到的40位数据:

       如果(bit39:31)+(bit30:23)+(bit23:16)+(bit15:8)=(bit7:0)则表示接收到的数据正确。

      8)读取DHT22数据的时间间隔至少要2秒。

       DHT22传感器的基础就写到这里,下一篇主要写下DHT22驱动的编程思想以及驱动代码分析。



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