dht11温湿度传感器工作原理详解

DHT11功能

对温湿度数据进行采集。

DHT11封装尺寸图

在进行PCB封装设计的时候会用到。

引脚说明

1、VDD 供电 3.3～5.5V DC

2、DATA 串行数据，单总线

3、NC 空脚

4、GND 接地，电源负

温湿度采集范围

湿度采集范围5%~95%，在环境温度为25℃时，湿度采集精度是±5%。温度采集范围是-20℃~60℃，在环境温度为25℃时，温度采集精度是±2℃。

DHT11供电电压为3.3V~5.5V，测量时的供电电流为1.0mA，待机时的供电电流为0.06mA。

典型电路

传感器的DATA口需要接4.7K的上拉电阻。上拉电阻的作用是在单片机不进行输出以及传感器待机时，使得DATA口为高电平，当总线闲置时， 其状态为高电平。

数据格式

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 校验位。

数据读取步骤

步骤一: DHT11上电后(DHT11上电后要等待 1S 以越过不稳定状态在此期间不能发送任何指令)，测试环境 温湿度数据，并记录数据，同时 DHT11的 DATA 数据线由上拉电阻拉高一直保持高电平;此时 DHT11的 DATA 引脚处于输入状态，时刻检测外部信号。

步骤二: 微处理器的 I/O设置为输出同时输出低电平，且低电平保持时间不能小于 18ms(最大不得超过 30ms)， 然后微处理器的 I/O设置为输入状态，由于上拉电阻，微处理器的 I/O即 DHT11的 DATA 数据线也随之变 高，等待 DHT11作出回答信号，发送信号如图所示：

步骤三: DHT11 的 DATA引脚检测到外部信号有低电平时，等待外部信号低电平结束，延迟后 DHT11 的 DATA 引脚处于输出状态，输出 83微秒的低电平作为应答信号，紧接着输出 87 微秒的高电平通知外设准备接 收数据，微处理器的 I/O 此时处于输入状态，检测到 I/O 有低电平(DHT11回应信号)后，等待 87微秒 的高电平后的数据接收，发送信号如图所示：

步骤四: 由 DHT11 的 DATA引脚输出 40 位数据，微处理器根据 I/O电平的变化接收 40 位数据，位数据“0” 的格式为： 54 微秒的低电平和 23-27 微秒的高电平，位数据“1”的格式为： 54 微秒的低电平加 68-74 微秒的高电平。位数据“0”、“1”格式信号如图所示：

DHT11为 4 针单排引脚封装，如下图，采用单线制串行接口，只需加适当的上拉电阻，信号传输距离可达20米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。

二.传感器参数

1.DHT11电气参数如下：

型号 测量范围 测湿精度 测温精度 分辨率 封装

2.引脚定义

3.典型电路

DHT11的供电电压为 3-5.5V，电源引脚(VDD，GND)之间可增加一个100nF 的电容，用以去耦滤波。DATA引脚并联一个5K以上的上拉电阻，增强信号的抗干扰额能力。传感器上电后，要等待 1s 以越过不稳定状态在此期间无需发送任何指令。

三.传感器控制时序

1.数据格式

DATA 用于微处理器与 DHT11之间的通讯和同步,采用单总线数据格式,一次通讯时间4ms左右,数据分小数部分和整数部分,具体格式在下面说明,当前小数部分用于以后扩展,现读出为零，操作流程如下:

一次完整的数据传输为40bit,高位先出。

数据格式：

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+8bit校验和

8位校验和：

“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”相加所得结果的末8位。

2.控制时序

要实现对DHT11传感器的控制和数据的读取，需先学会分析DHT11的控制时序。时序主要分为三部分：1：触发DHT11采集数数据;2：读取数字0;3：读取数字1;。

(1)触发DHT11采集数据

总线空闲状态为高电平,单片机把总线拉低等待DHT11响应,单片机把总线拉低必须大于18ms,保证DHT11能检测到起始信号。

当DHT11接收到单片机的开始信号后,等待单片机开始信号结束,然后发送80us低电平响应信号。

单片机发送开始信号结束后,延时等待20-40us后,切换为输入状态，等待DHT11的80us低电平信号结束，然后判断DHT11是否是否发出 80us 的高电平;如果是，即可开始采集数据。

(2)数字0信号时序

当DHT11输出数字0时， 单片机读取到的信号为50 us的低电平，之后为26-28 us的高电平。

(3)数字1信号时序

当DHT11输出数字0时， 单片机读取到的信号为50 us的低电平，之后为70 us的高电平。

由此可知DHT11输出数字0和数字1的区别在于高电平的时间，由此单片机可在读取到高电平后，延时30us后，识别此时总线的电平，高电平为数字1，低电平为数字0;

(4)总时序图

用户MCU发送一次开始信号后,DHT11从低功耗模式转换到高速模式,等待主机开始信号结束后,DHT11发送响应信号,送出40bit的数据,并触发一次信号采集,用户可选择读取部分数据。

从模式下,DHT11接收到开始信号触发一次温湿度采集,如果没有接收到主机发送开始信号,DHT11不会主动进行温湿度采集。当一次完整的采集数据后，DHT11会转换到低速模式。