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七、【中级篇】传感器DHT11、DHT22、DS18B20

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摘要:传感器传感器简介串口与并口单工与半双工上拉电阻是用来供应电流的下拉电阻是用来分担电流的传感器串行接口收发数据分析的读写时序传感器简介智能终端是在感知层如果想要感知采集数据必定需要使用传感器市面上的传感器有很多检测气体的

1.传感器简介

智能终端是在感知层,如果想要感知采集数据必定需要使用传感器

市面上的传感器有很多:
检测气体的 温度 湿度 稀有气体含量(CO CO2 O2 甲醛 乙醇 甲烷 …)
检测液体的 温度 PH值 浑浊 液位
检测固体的 湿度 元素含量
检测人体 温度 血压 心率 血糖…

传感器的接口也有很多:
GPIO接口 串口接口(USART/UART IIC IIS SPI …) 并口接口

数字型传感器 和 模拟型传感器

传感器可以从采集种类、接口种类、采集到的数据种类分为很多种

串口与并口

串口:串行的接口或者串行的通信接口|串行的通讯接口,是指数据按照串行的方式进行传输(是指数据一位一位进行传输)
并口:并行的接口或者并行的通信接口|并行的通讯接口,是指数据按照并行的方式进行传输(是指数据多位多位进行传输)
注意:并不是说并口可以一次发送多位数据就说明并口比串口通信快,实际上正好相反,串口通信速度要比并口快
并口有很多的限制,(数据线与数据线之间会有电平干扰、需要同时发送同时接收)

单工与半双工

单工模式 A–>---->–B
半双工模式 A–>----<–B
全双工模式 ---->-----

略…

上拉电阻:是用来供应电流的

下拉电阻:是用来分担电流的

2.DHT11传感器

从手册中了解DHT11传感器:

  • 是用来采集温度和湿度的传感器
  • 采集到的是数字量
  • 4管脚的封装形式
  • 采集的范围:湿度 : 20% - 90%(误差:±5%),温度 : 0℃ - 50℃(误差:±2℃),
  • 分辨力 : 1(指的是采集的精度<只能采集整数部分>)
  • 连接方式:一个管脚用来接电源,一个管脚用来接地,一个管脚用来接MCU,一个管脚悬空(NC<没有连接>)
  • 串行接口:是指数据按照串行的方式进行传输
  • 单线双向(半双工的工作模式):指的是串行接口的工作模式
    单工模式,半双工模式,全双工模式
  • 一次完整的数据传输为40bit<5个字节>,高位先出
    8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据
    +8bit温度整数数据+8bit温度小数数据
    +8bit校验和
    数据传送正确时校验和数据等于“8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据 +8bi温度整数数据+8bit温度小数数据”所得结果的末8位。
  • 软件有软件的协议,硬件也有硬件的协议:硬件的协议就是读写时序,读写时序都是官方定义出来的
    例子:DHT11在出产的时候,官方就已经定义好了一套读写时序,MCU想要和DHT11交互数据,就需要让MCU遵守DHT11的读写时序
  • 分析DHT11的读写时序

串行接口收发数据

需要把形参c保存的8bit二进制数据,通过高位先出的方式进行传输
假设:MCU连接了PC9管脚,可以使用位带发数据PCOut(9) 收数据PCIn(9)
数据线低电平代表数据0,数据线高电平代表数据1

/*发送数据*/void func(u8 c)//10111110{	u8 i = 0;//循环变量				for(i = 0; i < 8; i++)	{		if(c & 0x80)			PCOut(9) = 1;		else			PCOut(9) = 0;		c <<= 1;//01111100	}}

需要接收8bit二进制数据,传感器通过高位先出的方式发送数据
假设:MCU连接了PC9管脚,可以使用位带发数据PCOut(9) 收数据PCIn(9)
数据线低电平代表数据0,数据线高电平代表数据1

u8 func(void){	u8 c = 0;//用来接收数据的变量	u8 i = 0;//循环变量	for(i = 0; i < 8; i++)	{		c <<= 1;//c >>= 1;		if(PCIn(9) == 1)			c |= 1;//c |= 0x80;	}}

分析DHT11的读写时序



传输数据之前需要先检测DHT11存不存在|DHT11有没有损坏

void set_dht_output(void)//内部函数,把PC10管脚配置为输出模式{	GPIO_InitTypeDef Gpio_Value;//定义了GPIO初始化结构体类型的变量		Gpio_Value.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;//选择了推挽的输出模式	Gpio_Value.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;//选择了10号管脚	Gpio_Value.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//选择了50MHz的输出速率	GPIO_Init(GPIOC, &Gpio_Value);//按照上述配置初始化GPIOC组的管脚}void set_dht_input(void)//内部函数,把PC10管脚配置为输入模式{	GPIO_InitTypeDef Gpio_Value;//定义了GPIO初始化结构体类型的变量		Gpio_Value.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//选择了浮空的输入模式	Gpio_Value.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;//选择了10号管脚	GPIO_Init(GPIOC, &Gpio_Value);//按照上述配置初始化GPIOC组的管脚}void dht_output_status(int n){	set_dht_output();//先把PC10管脚初始化为输出模式	if(n == 0)		PCOut(10) = 0;	else		PCOut(10) = 1;}int dht_input_status(void){	set_dht_input();//先把PC10管脚初始化为输入模式	return PCIn(10);}void dht_init(void)//DHT11初始化{	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);	//通过APB2总线使能GPIOC组的时钟}void get_dht_value(char buf[5])//获取DHT11传感器采集的数据{	u8 flag = 0;//该变量是用来获取PC10管脚的电平高低	u8 time = 0;//该变量是用来计数		dht_output_status(1);//把PC10管脚拉高	dht_output_status(0);//把PC10管脚拉低	delay_ms(20);//延时20ms	dht_output_status(1);//把PC10管脚拉高	//while(dht_input_status());//以死等的方式等待PC10管脚被拉低	do	{		flag = dht_input_status();//获取PC10管脚的电平高低		delay_us(2);//延时2us		time++;//计数自增	}while(flag == 1 && time <= 20);//以超时处理的方式等待PC10管脚被拉低	if(time > 20)//判断是否超时		return ;//提前结束程序	while(!dht_input_status());//以死等的方式等待PC10管脚被拉高	/*开始接收40bit的数据*/	//...............}

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