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DHT22 温湿度传感器

一、硬件信息​

Duo 开发板引脚​

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参考链接：Duo GPIO 引脚分配

DHT22 温湿度传感器​

dfrobotwiki 链接如下：https://wiki.dfrobot.com.cn/_SKU_SEN0137_%E9%AB%98%E7%B2%BE%E5%BA%A6DHT22%E6%B8%A9%E6%B9%BF%E5%BA%A6%E4%BC%A0%E6%84%9F%E5%99%A8

DHT22 温湿度传感器是一款多功能且经济高效的传感器，用于测量环境温度和湿度，应用范围广泛。它基于数字信号输出，可以提供高精度测量，温度分辨率为 0.1 摄氏度，湿度分辨率为 0.1%。该传感器采用电容式湿度传感元件和热敏电阻分别测量湿度和温度。DHT22 传感器的功耗也相对较低，可在 3.3V 至 5V 的电压范围内工作，使其适用于电池供电项目。此外，该传感器具有长期稳定性和高可靠性，这使其成为暖通空调等各种应用的完美选择，气象站和室内空气质量监测系统。

传感器模块​

DHT22 模块共有 3 个引脚。而 DHT22 裸骨传感器有 4 个引脚。如果我们考虑三个引脚中的模块，其中两个是电源引脚，一个是数据引脚。如果我们查看 4 针传感器，则额外的针是 NC 针，它没有任何功能。模块和传感器的引脚图如下所示。

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DATA 用于 1-Wire 通信的数据引脚。

GND 模块的接地引脚。

VCC 模块的电源引脚。

Not Used 在此传感器中，未使用此引脚。

DHT22 传感器模块的零件标记​

除传感器外，DHT22 模块在 PCB 上仅包含两个组件。一个上拉电阻和一个去耦电容，DHT22 模块的零件标记如下所示。

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DHT22 模块电路图​

DHT22 温湿度传感器模块完整原理图如下图：

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DHT22 模块的原理图如上所示。如前所述，董事会只有几名成员。VCC 和 GND 引脚直接连接到 DHT22，上拉电阻连接到 DATA 引脚。钽电容和多层电容提供足够的滤波。作为电源指示，在某些 PCB 中，您可以找到 LED 指示灯，但对于大多数电路板来说，LED 是不存在的。

DHT22 传感器模块常见问题​

问：简而言之，DHT22 是什么？

DHT22 是 DHT11 传感器的更昂贵版本，显然具有更好的规格。其温度测量范围为 -40 至 +125 摄氏度，精度为 +-0.5 度，而 DHT11 温度范围为 0 至 50 摄氏度，精度为 +-2 度。

问：DHT22 是模拟的还是数字的？

DHT-22（也称为 AM2302）是一种数字输出相对湿度和温度传感器。

问：DHT22 防水吗？

不，它不防水。

问：DHT11 传感器的采样率是多少？

DHT22 的采样率为 1Hz。

问：DHT22 使用什么协议？

DHT22 传感器使用专有的单总线通信协议，可以通过计算的定时脉冲发送和接收数据。

DHT22 是如何工作的？​

如果您使用的是原装 DHT22 传感器，那么它里面会有一个NTC热敏电阻和传感器模块，但是您在市场上可以找到的大多数传感器大多是非原装零件，并且在里面您会发现一个小传感器，您可以在下图中看到。

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湿度传感元件由夹在两个电极之间的保湿基板组成。当基材吸收水分时，两个电极之间的电阻会降低。两个电极之间的电阻变化与相对湿度成正比。较高的相对湿度会降低电极之间的电阻，而较低的相对湿度会增加电极之间的电阻。这种电阻变化是通过板载 MCU 的 ADC 测量的，并计算出相对湿度。

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每个 DHT22 元件都经过实验室严格校准，湿度校准极其准确。校准系数作为程序存储在 OTP 存储器中，供传感器内部信号检测过程使用。

DHT22 单总线通信协议​

单总线通信协议用于与 DHT22 和微控制器通信。样本数据大约需要 4 毫秒才能运行完毕。此数据由小数部分和整数部分组成。总数据为 40 位长，为 MSB 格式。数据格式如下：8bit 整数RH 数据+8bit 十进制RH 数据+8bit 整数T 数据+8bit 十进制T 数据+8bit 校验和。如果数据传输正确，则校验和应为“8bit整数RH数据+8bit十进制RH数据+8bit整数T数据+8bit十进制T数据”的最后8bit。

当 MCU 发送启动信号 DHT 从低功耗模式变为运行模式，并将所有 40 位数据转储给微控制器，微控制器读取数据并根据二进制数据计算温度和湿度。

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上图显示了数据通信如何与微控制器和 DHT22 一起工作。

连接到开发板上​

DHT22：红线接 3V3(OUT)，黑线接地，绿线接 GP15。

电路图如下所示：黑色圆圈表示 DHT22。

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DHT22 接好后应该是这样的：

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二、示例代码​

GitHub 链接：https://github.com/milkv-duo/duo-examples

dht22.c：

// Ref: https://github.com/technion/lol_dht22/blob/master/dht22.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>
#include <unistd.h>
#include <wiringx.h>
#define MAXTIMINGS 85
static int DHTPIN = 15;
static int dht22_dat[5] = {0, 0, 0, 0, 0};
static uint8_t sizecvt(const int read)
{
    /* digitalRead() and friends from wiringpi are defined as returning a value
    < 256. However, they are returned as int() types. This is a safety function */

    if (read > 255 || read < 0)
    {
        printf("Invalid data from wiringPi library\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    return (uint8_t)read;
}

static int read_dht22_dat()
{
    uint8_t laststate = HIGH;
    uint8_t counter = 0;
    uint8_t j = 0, i;

    dht22_dat[0] = dht22_dat[1] = dht22_dat[2] = dht22_dat[3] = dht22_dat[4] = 0;

    // pull pin down for 18 milliseconds
    pinMode(DHTPIN, PINMODE_OUTPUT);
    digitalWrite(DHTPIN, HIGH);
    // delay(500);
    delayMicroseconds(500000);
    digitalWrite(DHTPIN, LOW);
    // delay(20);
    delayMicroseconds(20000);
    // prepare to read the pin
    pinMode(DHTPIN, PINMODE_INPUT);

    // detect change and read data
    for (i = 0; i < MAXTIMINGS; i++)
    {
        counter = 0;
        while (sizecvt(digitalRead(DHTPIN)) == laststate)
        {
            counter++;
            delayMicroseconds(2);
            if (counter == 255)
            {
                break;
            }
        }
        laststate = sizecvt(digitalRead(DHTPIN));

        if (counter == 255)
            break;

        // ignore first 3 transitions
        if ((i >= 4) && (i % 2 == 0))
        {
            // shove each bit into the storage bytes
            dht22_dat[j / 8] <<= 1;
            if (counter > 16)
                dht22_dat[j / 8] |= 1;
            j++;
        }
    }

    // check we read 40 bits (8bit x 5 ) + verify checksum in the last byte
    // print it out if data is good
    if ((j >= 40) &&
        (dht22_dat[4] == ((dht22_dat[0] + dht22_dat[1] + dht22_dat[2] + dht22_dat[3]) & 0xFF)))
    {
        float t, h;
        h = (float)dht22_dat[0] * 256 + (float)dht22_dat[1];
        h /= 10;
        t = (float)(dht22_dat[2] & 0x7F) * 256 + (float)dht22_dat[3];
        t /= 10.0;
        if ((dht22_dat[2] & 0x80) != 0)
            t *= -1;
        printf("Humidity = %.2f %% Temperature = %.2f *C \n", h, t);
        return 1;
    }
    else
    {
        printf("Data not good, skip\n");
        return 0;
    }
}

int main()
{
    // Duo:     milkv_duo
    // Duo256M: milkv_duo256m
    // DuoS:    milkv_duos
    if (wiringXSetup("milkv_duo", NULL) == -1)
    {
        wiringXGC();
        return -1;
    }

    if (wiringXValidGPIO(DHTPIN) != 0)
    {
        printf("Invalid GPIO %d\n", DHTPIN);
    }

    while (1)
    {
        read_dht22_dat();
        delayMicroseconds(1500000);
    }

    return 0;
}

Makefile：

TARGET=dht22

ifeq (,$(TOOLCHAIN_PREFIX))
$(error TOOLCHAIN_PREFIX is not set)
endif

ifeq (,$(CFLAGS))
$(error CFLAGS is not set)
endif

ifeq (,$(LDFLAGS))
$(error LDFLAGS is not set)
endif

CC = $(TOOLCHAIN_PREFIX)gcc
CFLAGS += -I$(SYSROOT)/usr/include
LDFLAGS += -L$(SYSROOT)/lib
LDFLAGS += -L$(SYSROOT)/usr/lib
LDFLAGS += -lwiringx

SOURCE = $(wildcard *.c)
OBJS = $(patsubst %.c,%.o,$(SOURCE))

$(TARGET): $(OBJS)
	$(CC) -o $@ $(OBJS) $(LDFLAGS)

%.o: %.c
	$(CC) $(CFLAGS) -o $@ -c $<

.PHONY: clean
clean:
	@rm *.o -rf
	@rm $(OBJS) -rf
	@rm $(TARGET)

三、准备开发环境​

1、使用本地的 Ubuntu 系统，推荐 Ubuntu 20.04 LTS (也可以使用虚拟机中的 Ubuntu 系统、Windows 中 WSL 安装的 Ubuntu、基于 Docker 的 Ubuntu 系统)

2、安装编译依赖的工具:

sudo apt-get install wget git make

3、获取 Examples

git clone https://github.com/milkv-duo/duo-examples.git

4、加载编译环境

cd duo-examples
source envsetup.sh

5、第一次加载会自动下载所需的 SDK 包，大小为 180M 左右，下载后的目录名为 duo-sdk，下次加载时检测到已存在该目录，就不会再次下载了。

6、编译测试

以 hello-world 为例，进入该例子目录直接执行 make 即可

cd hello-world
make

编译成功后将生成的 helloworld 可执行程序通过网口或者 USB 网络等方式传送到 Duo 设备中，比如默认固件支持的 USB-NCM 方式，Duo 的 IP 为 192.168.42.1，用户名是 root，密码是 milkv

scp helloworld [email protected]:/root/

发送成功后，在 ssh 或者串口登陆的终端中运行 ./helloworld，会打印 Hello, World!

[root@milkv\]~# ./helloworld
Hello, World!

7、至此，我们的编译开发环境就可以正常使用了。

四、运行程序​

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接下来开始编译，进入该目录直接执行 make 即可：

cd dht22
make it

make 报错 source 一下即可。编译成功后得到 dht22 可执行程序。如下图所示。

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然后把 dht22 上传到开发板 root 路径下，输入./dht22即可运行。运行成功截图如下：

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贡献者

  • carbonfix
  • u0076
  • hokamilkv
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