大家好，我是质点电子，在这里给大家介绍一下DHT11使用HAL库的方法，并且提供，源码大家按照步骤就可以实现，或者直接下载到电脑上就可以。

下载链接：https://www.houfaka.com/details/7C493C92

1、DHT11 传感器原理：基础知识储备

DHT11 是一款低成本、数字式温湿度一体化传感器，广泛应用于 Arduino、树莓派等开源硬件项目，以及智能家居、气象监测、工业环境控制等场景。其核心优势是单总线数字输出（无需复杂的模拟信号转换）、电路简单（仅需 3 根线即可连接），能直接输出温湿度的数字数据，降低了开发门槛。

一、核心组成与硬件结构

DHT11 传感器并非单一芯片，而是由 “湿度检测元件”“温度检测元件” 和 “专用数字信号处理芯片” 三部分集成封装而成，常见封装为 4 引脚直插式（部分为 3 引脚，省略了空脚）。

引脚编号（4 引脚封装）	引脚名称	功能说明	典型连接方式
1	VCC	电源输入	接 3.3V~5.5V 直流电源（需注意：超过 5.5V 会烧毁传感器）
2	DATA	单总线数据引脚	接单片机 I/O 口（需串联一个 4.7KΩ~10KΩ 上拉电阻，确保信号稳定）
3	NC	空脚	无功能，无需连接
4	GND	接地	接系统地（GND），确保电源回路稳定

关键提醒：DATA 引脚必须串联上拉电阻—— 因为 DHT11 的数据传输依赖 “单总线协议”，上拉电阻能使引脚默认处于高电平状态，只有传感器主动拉低时才产生信号，避免信号干扰或误触发。

二、核心工作原理：温湿度检测 + 数字信号转换

DHT11 的工作流程可拆解为 “物理量检测” 和 “数字信号输出” 两步，核心是通过专用芯片将温湿度的 “模拟变化” 转化为 “数字数据”，再通过单总线协议传输给单片机。

1. 温湿度检测原理（物理层面）

DHT11 采用电阻式湿度传感器和NTC 热敏电阻分别检测湿度和温度，两者的阻值会随环境温湿度变化而改变，专用芯片通过检测阻值变化计算出实际温湿度。

湿度检测：电阻式湿度元件
湿度检测元件由 “高分子聚合物电阻” 构成，其阻值与环境相对湿度呈负相关：

环境湿度升高 → 高分子聚合物吸附空气中的水分子 → 元件导电性能增强 → 阻值降低；

环境湿度降低 → 高分子聚合物释放水分子 → 元件导电性能减弱 → 阻值升高。
专用芯片通过内部电路给湿度元件施加固定电压，检测流过元件的电流（或分压），再将 “电流 / 分压变化” 转化为对应的 “相对湿度数值”（范围：20% RH~90% RH，精度 ±5% RH）。

温度检测：NTC 热敏电阻
温度检测依赖 “负温度系数（NTC）热敏电阻”，其阻值与环境温度呈负相关：

环境温度升高 → 热敏电阻内部载流子运动加剧 → 阻值降低；

环境温度降低 → 热敏电阻内部载流子运动减缓 → 阻值升高。
专用芯片同样通过固定电压检测热敏电阻的分压，将 “分压变化” 转化为对应的 “温度数值”（范围：0℃~50℃，精度 ±2℃）。

注意：DHT11 的精度较低（仅适合对温湿度要求不高的场景），若需高精度检测（如实验室、医疗设备），需选择 DHT22（精度 ±0.5℃/±2% RH）或 SHT3x 系列传感器。

1. 数据传输原理：单总线协议（关键核心）

DHT11 与单片机的通信依赖 “单总线协议”—— 即通过一根 DATA 线同时实现 “指令发送” 和 “数据接收”，通信过程由 “单片机发起请求” 和 “DHT11 响应并回传数据” 两阶段组成。

阶段 1：单片机发起 “起始信号”（请求数据）

单片机通过 DATA 引脚主动拉低电平，向 DHT11 发送 “需要数据” 的请求，具体时序如下：

单片机将 DATA 引脚拉低 至少 18ms（这是 DHT11 识别 “起始信号” 的关键时长，过短会导致传感器无响应）；

单片机释放 DATA 引脚（此时上拉电阻将引脚拉回高电平），等待 DHT11 回应。

阶段 2：DHT11 发送 “响应信号”+“温湿度数据”

DHT11 检测到单片机的起始信号后，会先发送 “响应信号”，再连续输出 40 位（5 字节）的数字数据，具体时序如下：

响应信号：DHT11 主动将 DATA 引脚拉低 30μs，再拉回高电平 30μs—— 此过程是在告诉单片机 “我已准备好，可以接收数据”；

数据传输（40 位）：DHT11 通过 “高电平的时长” 来表示二进制的 “0” 和 “1”（这是单总线协议的核心编码规则）：

表示 “0”：低电平 50μs → 高电平 26~28μs（高电平时间短）；

表示 “1”：低电平 50μs → 高电平 70μs（高电平时间长）。

阶段 3：数据解析（5 字节数据含义）

DHT11 回传的 40 位数据分为 5 个字节（1 字节 = 8 位），格式固定，需按顺序解析：

第 1 字节：湿度整数部分（如 50 → 50% RH）；

第 2 字节：湿度小数部分（DHT11 小数部分固定为 0，因此此字节恒为 0）；

第 3 字节：温度整数部分（如 25 → 25℃）；

第 4 字节：温度小数部分（DHT11 小数部分固定为 0，因此此字节恒为 0）；

第 5 字节：校验和（用于验证数据是否正确，计算规则：前 4 字节数值相加，取低 8 位作为校验和。若 “前 4 字节之和的低 8 位”≠“第 5 字节”，则数据无效，需重新读取）。

示例：若回传 5 字节为 [0x32, 0x00, 0x19, 0x00, 0x4B]，解析如下：

湿度：0x32（十进制 50） + 0x00 → 50.0% RH；

温度：0x19（十进制 25） + 0x00 → 25.0℃；

校验和：0x32+0x00+0x19+0x00 = 0x4B（与第 5 字节一致，数据有效）。

#include "dht11.h"
#include "main.h"
#include <stdio.h>
#include "delay.h"
#include "ul_printf.h"

// 全局变量：可被外部访问的温湿度数据和状态
DHT11_DataTypedef dht_data;
DHT11_StatusTypedef dht_status;

/**
 * @brief  设置DHT11传感器连接的GPIO引脚为输出模式
 * @note   当主机需要向DHT11发送起始信号时调用此函数，
 *         输出模式允许单片机主动控制总线电平（高/低）
 */
static void DHT11_SetOutputMode(void) {
    // 定义GPIO初始化结构体，用于配置引脚参数
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    
    // 配置要操作的引脚（由宏DHT11_GPIO_PIN_Pin指定）
    GPIO_InitStruct.Pin = DHT11_GPIO_PIN_Pin;
    
    // 设置模式为推挽输出（GPIO_MODE_OUTPUT_PP）
    // 推挽输出：可输出强高电平和强低电平，适合驱动外部设备或控制总线
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    
    // 设置引脚输出速度为高速（GPIO_SPEED_FREQ_HIGH）
    // 高速模式确保电平切换响应迅速，满足DHT11对时序的严格要求
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    
    // 应用配置到指定的GPIO端口（由宏DHT11_GPIO_PIN_GPIO_Port指定）
    HAL_GPIO_Init(DHT11_GPIO_PIN_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);
}

/**
 * @brief  设置DHT11传感器连接的GPIO引脚为输入模式
 * @note   当主机需要接收DHT11的响应信号或数据时调用此函数，
 *         输入模式允许单片机检测总线电平变化（由传感器控制）
 */
static void DHT11_SetInputMode(void) {
    // 定义GPIO初始化结构体，用于配置引脚参数
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    
    // 配置要操作的引脚（与输出模式为同一引脚）
    GPIO_InitStruct.Pin = DHT11_GPIO_PIN_Pin;
    
    // 设置模式为输入模式（GPIO_MODE_INPUT）
    // 输入模式：引脚不主动驱动电平，仅用于检测外部信号
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
    
    // 设置为无上下拉（GPIO_NOPULL）
    // DHT11传感器内部已有上拉电阻，外部无需额外上下拉，避免电平冲突
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    
    // 应用配置到指定的GPIO端口
    HAL_GPIO_Init(DHT11_GPIO_PIN_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);
}


/**
 * @brief 读取1字节数据
 * @return 读取到的字节，错误时返回0xFF
 */
/**
 * @brief 从DHT11传感器读取1字节（8位）数据
 * @return uint8_t：成功时返回读取到的字节数据，通信错误时返回0xFF
 * @note  DHT11的数据传输采用单总线协议，每个二进制位通过高电平时长区分：
 *        - 逻辑0：高电平持续约26~28微秒
 *        - 逻辑1：高电平持续约70微秒
 *        数据传输顺序为高位在前（bit7先传，bit0最后传）
 */
static uint8_t DHT11_ReadByte(void) {
    uint8_t byte = 0;  // 初始化字节变量，用于存储最终读取到的8位数据（初始值0）
    
    // 循环8次，每次读取1位，组合成1字节（8位）
    for (uint8_t i = 0; i < 8; i++) {
        // 等待当前位的起始信号（传感器会先拉低总线约50us作为位起始）
        uint32_t timeout = 0;  // 超时计数器，用于防止硬件异常导致的无限等待
        
        // 循环等待总线从低电平变为高电平（等待位起始信号结束）
        // 说明：传感器发送每个位前，都会先输出50us低电平作为起始标记
        while (HAL_GPIO_ReadPin(DHT11_GPIO_PIN_GPIO_Port, DHT11_GPIO_PIN_Pin) == GPIO_PIN_RESET) {
            HAL_Delay_us(1);    // 每1微秒检测一次总线电平
            if (++timeout > 60) // 若超过60us仍为低电平，超出DHT11规范，判定为通信错误
                return 0xFF;    // 返回错误标志（0xFF）
        }
        
        // 关键时序判断：延时40us后检测电平状态
        // 原理分析：
        // - 若为逻辑0：高电平仅持续26~28us，40us后已恢复低电平
        // - 若为逻辑1：高电平持续70us，40us后仍保持高电平
        HAL_Delay_us(40);
        
        // 读取当前总线电平状态，判断该位是0还是1
        if (HAL_GPIO_ReadPin(DHT11_GPIO_PIN_GPIO_Port, DHT11_GPIO_PIN_Pin) == GPIO_PIN_SET) {
            // 若为高电平，说明是逻辑1
            // 位操作说明：(7 - i)表示从高位到低位存储
            // 例如：i=0时操作bit7，i=1时操作bit6...i=7时操作bit0
            // 通过按位或运算将当前位设置为1（byte初始为0，仅需设置1的位）
            byte |= (1 << (7 - i));
            
            // 等待该位的高电平结束（确保进入下一位的检测流程）
            // 说明：逻辑1的高电平持续70us，需等待其结束才能检测下一位的起始信号
            while (HAL_GPIO_ReadPin(DHT11_GPIO_PIN_GPIO_Port, DHT11_GPIO_PIN_Pin) == GPIO_PIN_SET);
        }
        // 若为低电平，说明是逻辑0，无需额外操作（byte对应位保持初始0）
    }
    
    // 8位全部读取完成，返回组合后的字节数据
    return byte;
}

/**
 * @brief 发送起始信号并等待传感器响应
 * @return 响应状态
 */
/**
 * @brief  向DHT11传感器发送起始信号并检测响应
 * @retval DHT11_StatusTypedef: 操作结果（DHT11_OK表示成功，DHT11_ERROR_TIMEOUT表示超时）
 * @note   该函数是DHT11通信的第一步，用于建立主机与传感器的通信连接
 */
static DHT11_StatusTypedef DHT11_StartSignal(void) {
    // 1. 主机发送起始信号：主机拉低总线至少18ms（此处用20ms确保可靠性）
    // 切换GPIO为输出模式，以便主机控制总线电平
    DHT11_SetOutputMode();
    // 拉低总线（输出低电平），告诉传感器准备通信
    HAL_GPIO_WritePin(DHT11_GPIO_PIN_GPIO_Port, DHT11_GPIO_PIN_Pin, GPIO_PIN_RESET);
    // 保持低电平20ms，满足DHT11对起始信号的最低时长要求
    HAL_Delay(20);
    
    // 2. 主机释放总线：拉高总线30us，等待传感器响应
    // 拉高总线（输出高电平），表示主机起始信号结束
    HAL_GPIO_WritePin(DHT11_GPIO_PIN_GPIO_Port, DHT11_GPIO_PIN_Pin, GPIO_PIN_SET);
    // 保持高电平30us，这是DHT11协议规定的等待时间
    HAL_Delay_us(30);
    
    // 3. 切换为输入模式，准备接收传感器的响应信号
    // 切换GPIO为输入模式，以便检测传感器发送的电平变化
    DHT11_SetInputMode();
    // 等待40us，给传感器足够的时间做出响应
    HAL_Delay_us(40);
    
    // 4. 检查传感器是否发出响应信号
    // DHT11正常响应时会先拉低总线（输出低电平），此处检测该状态
    if (HAL_GPIO_ReadPin(DHT11_GPIO_PIN_GPIO_Port, DHT11_GPIO_PIN_Pin) == GPIO_PIN_RESET) {
        // 4.1 等待传感器拉低总线阶段结束（约80us）
        uint32_t timeout = 0;  // 超时计数器，防止程序陷入死循环
        // 循环检测，直到总线由低电平变为高电平（拉低阶段结束）
        while (HAL_GPIO_ReadPin(DHT11_GPIO_PIN_GPIO_Port, DHT11_GPIO_PIN_Pin) == GPIO_PIN_RESET) {
            HAL_Delay_us(1);   // 每1us检测一次电平状态
            // 若超过100us仍为低电平，说明传感器异常（超时）
            if (++timeout > 100)
                return DHT11_ERROR_TIMEOUT;  // 返回超时错误
        }
        
        // 4.2 等待传感器拉高总线阶段结束（约80us）
        timeout = 0;  // 重置超时计数器
        // 循环检测，直到总线由高电平变为低电平（拉高阶段结束）
        while (HAL_GPIO_ReadPin(DHT11_GPIO_PIN_GPIO_Port, DHT11_GPIO_PIN_Pin) == GPIO_PIN_SET) {
            HAL_Delay_us(1);   // 每1us检测一次电平状态
            // 若超过100us仍为高电平，说明传感器异常（超时）
            if (++timeout > 100)
                return DHT11_ERROR_TIMEOUT;  // 返回超时错误
        }
        
        // 若执行到此处，说明传感器完成了完整的响应序列（80us低 + 80us高）
        return DHT11_OK;  // 返回成功状态，表示通信可以继续
    }
    
    // 若未检测到传感器的低电平响应，说明传感器无应答
    return DHT11_ERROR_TIMEOUT;  // 返回超时错误
}


/**
 * @brief 读取温湿度数据并更新到全局变量
 */
void DHT11_Read(void) {
    dht_status = DHT11_StartSignal();
    if (dht_status != DHT11_OK)
        return;
    
    // 读取5字节数据
    uint8_t buffer[5] = {0};
    for (uint8_t i = 0; i < 5; i++) {
        buffer[i] = DHT11_ReadByte();
        if (buffer[i] == 0xFF) {
            dht_status = DHT11_ERROR_TIMEOUT;
            return;
        }
    }
    
    // 恢复总线为输出高电平
    DHT11_SetOutputMode();
    HAL_GPIO_WritePin(DHT11_GPIO_PIN_GPIO_Port, DHT11_GPIO_PIN_Pin, GPIO_PIN_SET);
    
    // 校验数据
    if ((buffer[0] + buffer[1] + buffer[2] + buffer[3]) % 256 != buffer[4]) {
        dht_status = DHT11_ERROR_CHECKSUM;
        return;
    }
    
    // 更新全局数据
    dht_data.humidity_int = buffer[0];
    dht_data.humidity_dec = buffer[1];
    dht_data.temperature_int = buffer[2];
    dht_data.temperature_dec = buffer[3];
    dht_data.checksum = buffer[4];
    dht_status = DHT11_OK;
}

/**
 * @brief 打印温湿度数据到串口
 */
void DHT11_PrintData(void) {
	DHT11_Read();
    if (dht_status == DHT11_OK) {
        ul_printf("读取成功：\r\n");
        ul_printf("湿度：%d.%d %%RH\r\n", 
               dht_data.humidity_int, dht_data.humidity_dec);
        ul_printf("温度：%d.%d °C\r\n", 
               dht_data.temperature_int, dht_data.temperature_dec);
    } else if (dht_status == DHT11_ERROR_TIMEOUT) {
        ul_printf("读取失败：传感器超时无响应\r\n");
    } else if (dht_status == DHT11_ERROR_CHECKSUM) {
        ul_printf("读取失败：数据校验和错误\r\n");
    }
    ul_printf("----------------------------------------\r\n");
}

/**
 * @brief 初始化DHT11传感器
 */
void DHT11_Init(void) {
    // 使能GPIOB时钟
    __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
    
    // 初始化为输出高电平
    DHT11_SetOutputMode();
    HAL_GPIO_WritePin(DHT11_GPIO_PIN_GPIO_Port, DHT11_GPIO_PIN_Pin, GPIO_PIN_SET);
    HAL_Delay(100);  // 等待传感器稳定
    

}

/**
 * @brief 周期性读取温湿度数据的任务函数
 * @param interval 读取间隔(毫秒)，建议≥1000
 */
void DHT11_Task(uint32_t interval) {
    // 循环体内直接使用HAL_Delay阻塞延时
    DHT11_Read();         // 读取数据
    DHT11_PrintData();    // 打印数据
    HAL_Delay(interval);  // 等待指定毫秒数后再执行下一次
}