温湿度传感器

本节课我们来学习温湿度传感器。

实验原理

无论是工业领域还是我们的日常生活，温度和湿度一直都是两个比较重要的指标，DHT11 和 DHT22 是 DHTxx 系列中使用最广泛的两种传感器。它们有着相同的引脚，用法一致，下图是两者的规格对比：

如果拆下传感器的外壳，其实里面只有一个 NTC 热敏电阻和一个湿度传感元件。

湿度传感部件有两个电极，中间有一个保湿基底（通常是盐或导电塑料聚合物）。随着湿度的升高，基板吸收水蒸气，导致离子的释放和两个电极之间电阻的降低。电阻的变化与湿度成正比，可以测量湿度来估计相对湿度。

DHT11 与 DHT22 还包括用于测量温度的 NTC（热敏电阻）。热敏电阻是一种电阻随温度变化的电阻器。从技术上讲，所有电阻器都是热敏电阻，因为它们的电阻随温度略有变化，但这种变化通常非常小，难以测量。热敏电阻的设计使其电阻随温度而急剧变化（每度 100Ω 或更大），而且电阻随着温度的升高而减小。

DHT11 和 DHT22 传感器的连接都相对简单。它们有四个引脚：

• VCC：传感器供电引脚，建议使用 5V 电源。使用 5V 电源，传感器可以放置在 20 米外。在 3.3V 电源电压下，传感器可以放置在 1 米外；
• Data：通过串行数据输出温度和湿度；
• NC：无连接；
• GND：接地；

硬件电路设计

物料清单（BOM 表）：

材料名称	数量
0.96 寸 OLED 屏幕	1
DHT11 温湿度传感器	1
10K 电阻	1
杜邦线(跳线)	若干
面包板	1

软件程序设计

在敲代码之前，我们还需要了解 DHT11 的通信方式

DHT11 与控制器之间采用单总线数据格式，一次通信时间 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 40bits，高位先出。

数据格式：8bits 湿度整数数据 + 8bits 湿度小数数据 + 8bits 温度整数数据 + 8bits 温度小数数据 + 8bits 校验和

数据传送正确时校验和数据等于 8bits 湿度整数数据 + 8bits 湿度小数数据 + 8bits 温度整数数据 + 8bits 温度小数数据 所得结果的末 8 位。

我们这个实验会直接调用 DHT 第三方库，从而简化我们的代码，代码如下：

#include "DHT.h"

#define DHTPIN 14
#define DHTTYPE DHT11
 
 
// 初始化 DHT 对象
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);
 
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.println(F("DHTxx test!"));
 
  dht.begin();
}
 
void loop() {
  // 读取湿度
  float humid = dht.readHumidity();
  // 读取温度
  float temp = dht.readTemperature();

  // 显示内容
  Serial.print("湿度: ");
  Serial.print(humid);
  Serial.print("% 温度: ");
  Serial.print(temp);
  Serial.println("°C ");
  delay(2000);
}

最后，我们就可以把从传感器中读取到的数据显示在 OLED 屏幕上，代码如下：