Arduino. Датчик влажности и температуры DTH11, общаемся на прямую.

Плата Arduino. x1
Компьютер(для написания и загрузке кода, а так же мы будем брать с него электричество и общаться с ним). x1
Провод для соединения компьютера и платы. x1
Датчик температуры и влажности DTH11.
Провода. x3
Есть схемы с внешним источником питания, но можно взять питание и с платы.

Схема:

Рассмотрим скетч, в котором мы будем управлять датчиком DTH11 на прямую, через передачу и приём сигнала(а так же его обработку) используя только стандартные функции.

const int dataPin = 2;
int temperature = -1;
int humidity = -1;

void setup(){
  Serial.begin(9600);
}
int readDTH11(){
  uint8_t recvBuffer[5];
  uint8_t cnt = 7;
  uint8_t idx = 0;
  for (int i = 0; i<5; i++) recvBuffer[i] = 0;
  
  pinMode(dataPin, OUTPUT);
  digitalWrite(dataPin, LOW);
  delay(18);
  digitalWrite(dataPin, HIGH);
  delayMicroseconds (40);
  pinMode (dataPin, INPUT);
  pulseIn (dataPin, HIGH);
  
  unsigned int timeout = 10000;
  for (int i=0; i<40; i++)
  {
    timeout =10000;
    while (digitalRead(dataPin) == LOW){
      if (timeout==0) return -1;
      timeout--;
    }
    
    unsigned long t = micros();
    timeout =10000;
    while (digitalRead(dataPin) == HIGH){
      if (timeout==0) return -1;
      timeout--;
    }
    if ((micros()-t)>40) recvBuffer[idx] |= (1 <<cnt);
    if (cnt == 0)
    {
      cnt = 7;
      idx++;
    }
    else cnt--;
  }
  humidity = recvBuffer[0];
  temperature = recvBuffer[2];
  uint8_t sum = recvBuffer[0]+recvBuffer[2];
  if (recvBuffer[4] != sum) return -2;
  return 0;
}

void loop(){
    int ret = readDTH11();
    if(ret !=0) Serial.println(ret);
    Serial.print("Humidity: ");Serial.print(humidity);Serial.println(" %");
    Serial.print("Temperature: ");Serial.print(temperature);Serial.println(" C");
    delay(2000);
}

const int dataPin = 2;

int temperature = -1;

int humidity = -1;

void setup(){

Serial.begin(9600);

}

int readDTH11(){

uint8_t recvBuffer[5];

uint8_t cnt = 7;

uint8_t idx = 0;

for (int i = 0; i<5; i++) recvBuffer[i] = 0;

pinMode(dataPin, OUTPUT);

digitalWrite(dataPin, LOW);

delay(18);

digitalWrite(dataPin, HIGH);

delayMicroseconds (40);

pinMode (dataPin, INPUT);

pulseIn (dataPin, HIGH);

unsigned int timeout = 10000;

for (int i=0; i<40; i++)

{

timeout =10000;

while (digitalRead(dataPin) == LOW){

if (timeout==0) return -1;

timeout--;

}

unsigned long t = micros();

timeout =10000;

while (digitalRead(dataPin) == HIGH){

if (timeout==0) return -1;

timeout--;

}

if ((micros()-t)>40) recvBuffer[idx] |= (1 <<cnt);

if (cnt == 0)

{

cnt = 7;

idx++;

}

else cnt--;

}

humidity = recvBuffer[0];

temperature = recvBuffer[2];

uint8_t sum = recvBuffer[0]+recvBuffer[2];

if (recvBuffer[4] != sum) return -2;

return 0;

}

void loop(){

int ret = readDTH11();

if(ret !=0) Serial.println(ret);

Serial.print("Humidity: ");Serial.print(humidity);Serial.println(" %");

Serial.print("Temperature: ");Serial.print(temperature);Serial.println(" C");

delay(2000);

}

Сначала зададим глобальные переменные, которые будут использоваться во всё коде:

int temperature = -1;
int humidity = -1;

1 2	int temperature = -1; int humidity = -1;

В переменной dataPin мы будем хранить значение номера штырька. Объявляется dataPin как константа (const) и подразумевается, что значение переменной не будет менятся.

const int dataPin = 2;

1	const int dataPin = 2;

Так же у нас будет использоваться две переменные со значением температуры и влажности (переменные целого типа):

int temperature = -1;
int humidity = -1;

1 2	int temperature = -1; int humidity = -1;

В блоке Setup устанавливаем скорость взаимодействия компьютера и Arduino.

Serial.begin(115200);

1	Serial.begin(115200);

В нашем случае в значение 115200 бод

дальше мы объявляем функцию readDTH11() которая будет отдавать 0 когда удалось получить значение, -1 когда датчик не отвечает, и -2 когда не совпала контрольная сумма. Перед тем как вернуть 0 данная функция назначит глобальным переменным humidity и temperature значения влажности и температуры соответственно.

Рассмотрим её по подробнее:

uint8_t recvBuffer[5];
uint8_t cnt = 7;
uint8_t idx = 0;
for (int i = 0; i<5; i++) recvBuffer[i] = 0;
  
pinMode(dataPin, OUTPUT);
digitalWrite(dataPin, LOW);
delay(18);
digitalWrite(dataPin, HIGH);
delayMicroseconds (40);
pinMode (dataPin, INPUT);
pulseIn (dataPin, HIGH);
  
unsigned int timeout = 10000;
for (int i=0; i<40; i++)
{
  timeout =10000;
  while (digitalRead(dataPin) == LOW){
    if (timeout==0) return -1;
    timeout--;
  }
    
  unsigned long t = micros();
  timeout =10000;
  while (digitalRead(dataPin) == HIGH){
    if (timeout==0) return -1;
    timeout--;
  }
  if ((micros()-t)>40) recvBuffer[idx] |= (1 <<cnt);
  if (cnt == 0)
  {
    cnt = 7;
    idx++;
  }
  else cnt--;
}
humidity = recvBuffer[0];
temperature = recvBuffer[2];
uint8_t sum = recvBuffer[0]+recvBuffer[2];
if (recvBuffer[4] != sum) return -2;
return 0;

uint8_t recvBuffer[5];

uint8_t cnt = 7;

uint8_t idx = 0;

for (int i = 0; i<5; i++) recvBuffer[i] = 0;

pinMode(dataPin, OUTPUT);

digitalWrite(dataPin, LOW);

delay(18);

digitalWrite(dataPin, HIGH);

delayMicroseconds (40);

pinMode (dataPin, INPUT);

pulseIn (dataPin, HIGH);

unsigned int timeout = 10000;

for (int i=0; i<40; i++)

{

timeout =10000;

while (digitalRead(dataPin) == LOW){

if (timeout==0) return -1;

timeout--;

}

unsigned long t = micros();

timeout =10000;

while (digitalRead(dataPin) == HIGH){

if (timeout==0) return -1;

timeout--;

}

if ((micros()-t)>40) recvBuffer[idx] |= (1 <<cnt);

if (cnt == 0)

{

cnt = 7;

idx++;

}

else cnt--;

}

humidity = recvBuffer[0];

temperature = recvBuffer[2];

uint8_t sum = recvBuffer[0]+recvBuffer[2];

if (recvBuffer[4] != sum) return -2;

return 0;

Задаём переменные которые будут использоваться в фунции:

uint8_t recvBuffer[5];
uint8_t cnt = 7;
uint8_t idx = 0;

uint8_t recvBuffer[5];

uint8_t cnt = 7;

uint8_t idx = 0;

Задаём массив recvBuffer целых 8 битных без знаковых чисел, с точной шириной. Длинной 5

uint8_t recvBuffer[5];

1	uint8_t recvBuffer[5];

в которыё мы будем вносить данные со щётчика.

а так же переменные cnt = 7 в ней будет хранится номер текущего передаваемого бита.

и idx = 0 в котором будет хранится номер байта идущего со счётчика( или индекс массива)

Здесь же зануляем массив:

for (int i = 0; i<5; i++) recvBuffer[i] = 0;

1	for (int i = 0; i<5; i++) recvBuffer[i] = 0;

теперь мы готовы начать обмен данными…

pinMode(dataPin, OUTPUT);

1	pinMode(dataPin, OUTPUT);

устанавливаем значение штырька в режим вывода.

digitalWrite(dataPin, LOW);

1	digitalWrite(dataPin, LOW);

устанавливаем значение LOW

delay(18);

1	delay(18);

ждём 18 милисекунд

digitalWrite(dataPin, HIGH);

1	digitalWrite(dataPin, HIGH);

включаем напряжение (устанавливаем режим HIGH)

delayMicroseconds (40);

1	delayMicroseconds (40);

на 40 микросекунд

тем самым мы послали сигнал на сенсор, который говори, что мы готовы начать принимать данные.

pinMode (dataPin, INPUT);

1	pinMode (dataPin, INPUT);

устанавливаем штырёк в режим приёма данных

pulseIn (dataPin, HIGH);

1	pulseIn (dataPin, HIGH);

Пропускаем первый сигнал. (LOW-HIGH);

unsigned int timeout = 10000;

1	unsigned int timeout = 10000;

опередляем переменную timeout в которой будет хранится кол-во итераций циклов, что бы не попасть в бесконечную петлю.

Выставляем максимальное кол-во циклов, ожидания перехода из состояния штырька из LOW в HIGH.

while (digitalRead(dataPin) == LOW){
    if (timeout==0) return -1;
    timeout--;
  }

while (digitalRead(dataPin) == LOW){

if (timeout==0) return -1;

timeout--;

}

Непосредственно само ожидание, пока значение штырька равно LOW выполнять цикл, при этом каждый цикл значение timeout уменьшается на 1:

timeout--;

1	timeout--;

а если щётчик достиг 0, то прерываем работу функции со значением -1

if (timeout==0) return -1;

1	if (timeout==0) return -1;

далее делаем замер времени:

unsigned long t = micros();

1	unsigned long t = micros();

в переменной t — сохранится количество микросекунд пройденное с момента загрузки платы.

далее по принципу предыдущего цикла ждём, пока закончится идти сигнал HIGH

  timeout =10000;
  while (digitalRead(dataPin) == HIGH){
    if (timeout==0) return -1;
    timeout--;
  }

timeout =10000;

while (digitalRead(dataPin) == HIGH){

if (timeout==0) return -1;

timeout--;

}

Далее будет идти интересная строчка:

if ((micros()-t)>40) recvBuffer[idx] |= (1 <<cnt);

1	if ((micros()-t)>40) recvBuffer[idx] \|= (1 <<cnt);

Разберём её по подробнее:

(micros()-t)>40 здесь мы опять смотрим сколько прошло времени с момента запуска платы (micros()) и вычитаем из неё ранее сохранённое значение времени. если это значение больше 40 микросекунд, будем считать, что это 1. На этом шаге есть нюанс, раз в примерно 70 минут это значение сбрасывается. И если мы попали именно в этот промежуток времени то вместо 1 может получится 0.

Вы ражением (1 <<cnt), мы делаем побитовый сдвиг в лево иденицы на номер текущего бита. Например если cnt=7 (это первоначальное значение которое мы задали), то если у нас было &0000001(двоичная запись числа), то после операции 1<<7 у нас получится &1000000. Соответсвенно: (1<<6) = (&00000001<<6) = 0100000.

recvBuffer[idx] |= (1 <<cnt) можно записать, как recvBuffer[idx] =recvBuffer[idx]|(1 <<cnt)

Знак | является по битовым или на всякий случай:

a	b	aVb
1	1	1
1	0	1
0	1	1
0	0	0

побитовое или будет сравнивать двоичные записи данных чисел по битам и выполнять над ними операцию или, так например для 12|10=(&1100 | &1010)=&1110=14

ну и соответственно recvBuffer[idx] будет являться текущим байтом данных.

Соответственно строчка:

if ((micros()-t)>40) recvBuffer[idx] |= (1 <<cnt);

1	if ((micros()-t)>40) recvBuffer[idx] \|= (1 <<cnt);

делает следующую операцию, если время сигнала больше 40 микросекунд, то текущий бит буфера изменяется на 1 вместо 0. (не забываем, что в начале мы его обнулили).

if (cnt == 0)
  {
    cnt = 7;
    idx++;
  }

if (cnt == 0)

{

cnt = 7;

idx++;

}

Если мы закончили заполнять байт, переходим к следующему. Если же мы не дошли до конца:

else cnt--;

1	else cnt--;

переходим к следующему биту(то есть предыдущему… 🙂

Здесь заканчивается основной цикл, тоесть мы получили 40 бит (for (int i=0; i<40; i++)).

После этого разбираем полученный буфер на значения, так:

humidity = recvBuffer[0];

1	humidity = recvBuffer[0];

В нулевом(первом) бите будет находится влажность мы передаём её в глобальную переменную humidity

temperature = recvBuffer[2];

1	temperature = recvBuffer[2];

Во втором (третьем) бите будет хранится значение температуры и мы её передаём в глобальную переменную temperature.

Далее проверяем контрольную сумму:

uint8_t sum = recvBuffer[0]+recvBuffer[2];
if (recvBuffer[4] != sum) return -2;

1 2	uint8_t sum = recvBuffer[0]+recvBuffer[2]; if (recvBuffer[4] != sum) return -2;

Если recvBuffer[4] = recvBuffer[0]+recvBuffer[2] то всё хорошо. А если нет, функция закончится и выведет значение -2.

return 0;

return 0;

Если всё хорошо то выводим 0.

Ура! функция закончилась, осталось ей воспользоваться в главном цикле loop:

    int ret = readDTH11();
    if(ret !=0) Serial.println(ret);
    Serial.print("Влажность: ");Serial.print(humidity);Serial.println(" %");
    Serial.print("Температура: ");Serial.print(temperature);Serial.println(" С");
    delay(2000);

int ret = readDTH11();

if(ret !=0) Serial.println(ret);

Serial.print("Влажность: ");Serial.print(humidity);Serial.println(" %");

Serial.print("Температура: ");Serial.print(temperature);Serial.println(" С");

delay(2000);

int ret = readDTH11();

1	int ret = readDTH11();

Здесь мы запускаем функцию readDTH11() и её вывод записываем в переменную ret.

if(ret !=0) Serial.println(ret);

1	if(ret !=0) Serial.println(ret);

Если мы не дошли до конца функции и вывалились по середине, то выводим код ошибки на компьютер.

Serial.print("Humidity: ");Serial.print(humidity);Serial.println(" %");
Serial.print("Temperature: ");Serial.print(temperature);Serial.println(" C");

1 2	Serial.print("Humidity: ");Serial.print(humidity);Serial.println(" %"); Serial.print("Temperature: ");Serial.print(temperature);Serial.println(" C");

а так же выводим текущие значения влажности и температуры

delay(2000);

1	delay(2000);

Делаем задержку между замерами.. датчик не может делать замеры чаще чем раз в 2 секунды.

Скетч закончился.

Видео процесса:

Другие статьи по программированию плат Arduino можно посмотреть здесь.

Arduino. Датчик влажности и температуры DTH11, общаемся на прямую.

Комментарии:

Добавить комментарий Отменить ответ