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樹莓派使用 DHT11 溫濕度傳感器
一、相關介紹
DHT11介紹：
DHT11是一款比較便宜的溫濕度傳感器模塊。讀取數據隻需要占用一個IO口。能夠同時測量溫度和相對濕度。
DHT11的數據手冊可以看這裏：https://wenku.baidu.com/view/1955cc70a417866fb84a8e7b.html
需要注意的是，文檔中寫明一句話：小數部分用於擴展，現隻能讀出0。所以小數部分目前永遠是0！
樹莓派IO口介紹
我使用的是B版樹莓派，接口如下圖。其中的NAME一列是樹莓派實際的IO口功能。PIN#一列是後麵要介紹的wiringpi和pi4j庫文件編程使用的接口編號。
wiringpi介紹
wiringpi是通過C語言控製樹莓派GPIO口的頭文件。在C語言中包含這個頭文件之後可以很簡單的調用已經封裝好的方法來控製樹莓派GPIO口。程序需要先安裝。
wiringpi官網：https://wiringpi.com/
wiringpi下載和安裝：https://wiringpi.com/download-and-install/
wiringpi文檔：https://wiringpi.com/reference/
編譯和運行：
寫好C文件後，通過如下命令進行編譯：
gcc -Wall -o executefilename cfilename.c -lwiringPi
gcc是編譯器，-Wall是在編譯時顯示警告信息，-o executefilename cfilename.c是將cfilename.c文件編譯成文件名為executefilename的可執行文件，-lwiringPi是將wiringPi頭文件包含在可執行文件中。
編譯完之後會生成文件名為executefilename的文件，使用root權限執行如下命令即可運行：
sudo ./executefilename
pi4j介紹
pi4j是基於wiringpi開發的通過java來控製樹莓派GPIO口的庫文件。在java程序中引入相關類就可以使用已經封裝好的方法控製樹莓派GPIO口。
pi4j官網：https://pi4j.com/
pi4j下載：https://pi4j.com/download.html
pi4j安裝：https://pi4j.com/install.html
pi4j文檔：https://pi4j.com/apidocs/index.html
編譯和運行：
使用了pi4j後，編譯.java文件和運行.class文件時，需要使用root權限。例如：
編譯：
sudo javac -classpath .:classes:/opt/pi4j/lib/'*' YourJavaFile.java
運行：
sudo java -classpath .:classes:/opt/pi4j/lib/'*' YourClassFile.class
如果使用sudo編譯和運行時提示找不到javac和java，這是由於root用戶沒有加載環境變量，所以找不到java的執行命令。可以使用如下命令切換到帶有環境變量的root用戶後，再執行編譯和運行：
sudo su - root
二、硬件連接
由於本人較懶，而且目前是新手狀態使用ubuntu，不知道用什麼軟件來做圖，所以用文字簡單描述一下硬件的連接。
DHT11引腳有格子空的為正麵，引腳朝下，從左數4個引腳分別為
此外按照DHT11數據手冊要求，我在DATA和VCC之間連接了一個4.7K歐姆的電阻，起到上拉作用。
三、軟件編寫
使用wiringpi編寫C程序：
如下程序借鑒了網上一老外的程序，忘了原帖地址在哪。
#include <wiringPi.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>
#define MAX_TIME 85
#define DHT11PIN 7
#define ATTEMPTS 5 //retry 5 times when no response
int dht11_val[5]={0,0,0,0,0};
int dht11_read_val(){
uint8_t lststate=HIGH; //last state
uint8_t counter=0;
uint8_t j=0,i;
for(i=0;i<5;i++)
dht11_val[i]=0;
//host send start signal
pinMode(DHT11PIN,OUTPUT); //set pin to output
digitalWrite(DHT11PIN,LOW); //set to low at least 18ms
delay(18);
digitalWrite(DHT11PIN,HIGH); //set to high 20-40us
delayMicroseconds(40);
//start recieve dht response
pinMode(DHT11PIN,INPUT); //set pin to input
for(i=0;i<MAX_TIME;i++)
{
counter=0;
while(digitalRead(DHT11PIN)==lststate){ //read pin state to see if dht responsed. if dht always high for 255 + 1 times, break this while circle
counter++;
delayMicroseconds(1);
if(counter==255)
break;
}
lststate=digitalRead(DHT11PIN); //read current state and store as last state.
if(counter==255) //if dht always high for 255 + 1 times, break this for circle
break;
// top 3 transistions are ignored, maybe aim to wait for dht finish response signal
if((i>=4)&&(i%2==0)){
dht11_val[j/8]<<=1; //write 1 bit to 0 by moving left (auto add 0)
if(counter>16) //long mean 1
dht11_val[j/8]|=1; //write 1 bit to 1
j++;
}
}
// verify checksum and print the verified data
if((j>=40)&&(dht11_val[4]==((dht11_val[0]+dht11_val[1]+dht11_val[2]+dht11_val[3])& 0xFF))){
printf("RH:%d,TEMP:%d\n",dht11_val[0],dht11_val[2]);
return 1;
}
else
return 0;
}
int main(void){
int attempts=ATTEMPTS;
if(wiringPiSetup()==-1)
exit(1);
while(attempts){ //you have 5 times to retry
int success = dht11_read_val(); //get result including printing out
if (success) { //if get result, quit program; if not, retry 5 times then quit
break;
}
attempts--;
delay(2500);
}
return 0;
}
上述程序保存為.c文件後編譯成可執行文件，運行後會在屏幕打印溫度和濕度。
程序中的數據接收處理部分細節如下：
if((i>=4)&&(i%2==0)){ //前3次分別是：1低電平，2高電平（即響應信號），3低電平（即數據第一個低電平）
//i%2==0 是因為每次都是循環讀取低電平和高電平，每次要循環2次才讀出一個bit處理
dht11_val[j/8]<<=1; //讀到後，j/8可以限製一個數的8個位，左移1位自動補0，相當於讀出0
```javascript
if(counter>16) //counter計數如果超過16，則高電平長，應讀1.
dht11_val[j/8]|=1; //故再將上麵數與1位或，使最後一位變成1
j++; //j++8個換成下一個數據
}
if((j>=40)&&(dht11_val[4]==((dht11_val[0]+dht11_val[1]+dht11_val[2]+dht11_val[3])& 0xFF))){
//這其中(dht11_val[0]+dht11_val[1]+dht11_val[2]+dht11_val[3])& 0xFF)是將5個數相加，和1與。
//目的是防止讀出數據都為0，和為0，0和1與後得0，所以if判斷條件不成立，返回讀取失敗碼。
//如果讀出數據是不為0的正常數據，和1與後還得原數。
使用pi4j編寫java程序：
>在使用pi4j編寫DHT11要求的時序時，始終收不到DHT11回應信號，個人感覺是java達不到DHT11要求的微秒級時序，所以java程序沒有成功。如果有哪位大神成功用java寫出DHT11程序，希望能賜教一下。
最後更新：2017-06-28 18:02:16