DHT11温湿度模块模块概述
DHT11数字温湿度传感器是一款温湿度复合传感器。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准,校准系数储存在OTP内存中,传感器在检测信号时会调用这些校准系数。采用单总线接口使系统集成变得简易快捷,信号传输距离可达20米以上。
从DHT11的规格书可以看到,模块的温、湿度分辨率都是1,所以DHT11获取数值的小数部分都为0(规格书上说当前小数部分用于以后扩展,现读出为零)。据说新版本DHT11温度分辨率是0.1度,有小数部分。笔者购买的DHT11模块是没有小数部分的。
笔者使用的DHT11模块:
数据通信格式
模块的DATA引脚用于和微控制器通信,通过单总线协议,每次通讯时间4ms左右,具体数据格式如下:
一次完整的数据传输为40bit,高位先出。
数据格式:
注: 规格书指出:当前小数部分用于以后扩展,现读出为零。
若想了解单总线通信过程中信号的电平状态,详见DHT11规格书,这里就不再叙述了,网上也有很多讲解单总线协议的文章。
注:在编程时,采样周期间隔不得低于1秒钟。
模块编程示例DHT模块接口介绍
先让固件开启对DHT模块的支持,具体操作见 之固件编译 篇。
#define LUA_USE_MODULES_DHT // 启用DHT模块
启用该模块后,我们就可以直接使用DHT的相关接口调用,完成对模块的操作。
查看的官方文档,找到DHT模块部分,如下图:
这里笔者使用dht.() 来获取DHT11模块的数据。
dht.() 接口详解
语法:dht.(pin)
参数:DHT11传感器的引脚号(不能为0),类型为数字。
返回:
注: 如果使用浮点固件,则temp和humi是浮点数。若果使用的是整数固件,则最终值必须从temp和 / humi和连接在一起。
程序示例如何获取DHT温湿度数据
将以下代码保存为dht11.lua文件(文件名也可以是其他,后缀一定要是.lua)。
--[[-------------------------------------NodeMCU | ESP8266 | NodeMCU | ESP8266 Pin | Pin | Pin | Pin------------------------------------- D0 | GPIO16 | D7 | GPIO13 D1 | GPIO5 | D8 | GPIO15 D2 | GPIO4 | D9 | GPIO3 D3 | GPIO0 | D10 | GPIO1 D4 | GPIO2 | D11 | GPIO9 D5 | GPIO14 | D12 | GPIO10 D6 | GPIO12 | |---------------------------------------]]-- 定义DHT11模块通信引脚为D4,对应ESP8266的GPIO2pin = 4-- 函数:DHT11模块获取数据function mydht11() -- 获取DHT数据 status, temp, humi, temp_dec, humi_dec = dht.read11(pin) -- 判断状态 if status == dht.OK then -- 整型固件示例 print(string.format("FW:Integer, DHT Temperature:%d.d; Humidity:%d.d", math.floor(temp), temp_dec, math.floor(humi), humi_dec )) -- 浮点型固件示例 print("FW:Float, DHT Temperature:"..temp.."; ".."Humidity:"..humi.."nr") -- checksum错误 elseif status == dht.ERROR_CHECKSUM then print( "DHT Checksum error." ) -- 数据读取超时错误 elseif status == dht.ERROR_TIMEOUT then print( "DHT timed out." ) end -- if()end -- mydht11()-- 主函数function main() -- 每2秒获取一次数据。V3.0.x版本和V0.5.x版本在定时器使用上有差异。 local dht_timer = tmr.create() dht_timer:alarm(2000, tmr.ALARM_AUTO, function() mydht11() end)end -- main()-- 执行主函数main()
打开工具,连接模块(或者开发板),上传dht11.lua文件,点击按钮,刷新一下,就可以看到dht11.lua文件已经上传到里了,点击dht11.lua,效果如下图。
可以看到,不论是使用整型还是浮点型,最终结果小数部分始终为0。
实物接线图如下:
在WEB页面上显示温湿度信息
要想在web页面上显示温湿度信息,首先我们的必须得连上网络。
1) 模块联网
将一下代码保存为 .lua 文件,其中的wifi名 和密码 ,改为自己的wifi名和密码。
-- 连接到指定的wifi (这里不将配置保存到flash)print("Connecting WIFI...")wifi.setmode(wifi.STATION) -- 设置wifi模式为客户端模式station_cfg={}station_cfg.ssid = "WIFI_NAME" -- 设置wifi名station_cfg.pwd = "WIFI_PASSWD" -- 设置wifi密码station_cfg.save = false -- 不将配置保存到flashwifi.sta.config(station_cfg) -- 开始配置wifiwifi.sta.connect() -- 连接wifimytimer = tmr.create() -- 创建一个定时器,检测连接wifi是否成功mytimer:alarm(1000, tmr.ALARM_AUTO, function() if wifi.sta.getip() == nil then -- 没有获取到IP,连接失败,1s后继续检测 print("IP unavaiable, Waiting...") else mytimer:stop() -- 连接成功,停止定时器 print("Config done, IP is "..wifi.sta.getip()) -- 打印IP地址 end end)
将 .lua 文件上传到中,刷新文件,点击 .lua 开始连接wifi,如下图。
可以看到,成功获取了IP地址,表示已经接入网络中。
2)实现web界面显示的代码
将一下代码到存到 dht-web.lua 文件,并上传到中。
-- 定义DHT11通信引脚。pin = 4-- 实现一个简单地 HTTP服务器srv = net.createServer(net.TCP)-- 监听80端口srv:listen(80, function(conn) conn:on("receive", function(sck, payload) print(payload) -- 获取温湿度信息 local status, temp, humi, temp_dec, humi_dec = dht.read11(pin) -- 创建一个buf,用于存放web端的代码 local buf = ""; -- 让页面每3秒自动刷新一次 buf = buf..""; -- 设置页面编码,防止中文乱码 buf = buf..""; buf = buf.."HELLO DHT11
"; buf = buf.."当前温度: "..temp.."."..temp_dec.."'C
"; buf = buf.."当前湿度: "..humi.."."..humi_dec.."%
"; sck:send(buf) end) conn:on("sent", function(sck) sck:close() end)end)
注: 新建文本是utf-8,代码中的编码就改为utf-8,保持编码一致性,否则中文显示会乱码。
上传 dht-web.lua 文件后,点击刷新,再点击 dht-web.lua,执行脚本。
打开浏览器,在地址栏输入的IP地址,就可以看到温湿度信息了,如下图。
由于笔者web端不熟,在此只能给一个简单的示例。至此,DHT11模块编程就介绍完了。
温度模块模块概述
数字温度计提供9位至12位摄氏温度测量,并具有报警功能,具有非易失性用户可编程的上、下触发点。通过1-Wire总线通信,根据定义只需要一条数据线(和GND)与中央微处理器通信。此外,可以直接从数据线获得功率(“寄生功率”)esp8266引脚,消除了外部电源的需要。
每个都有一个独特的64位串行代码,它允许多个在同一单线总线上运行。因此,使用一个微处理器来控制分布在一个大区域的许多是很简单的。可以从该特性获益的应用包括暖通空调环境控制、建筑内部温度监控系统、设备或机械,以及过程监控和控制系统。
的核心功能是它的直接数字温度传感器。温度传感器的分辨率可由用户配置为9位、10位、11位或12位,分别对应0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃的增量。开机时的默认分辨率是12位。
笔者的模块:
内存数据格式介绍
上图中:
下图是温度LSB和MSB格式信息。
比如温度为+85度,计算如下:
温度计算:MSB左移8位,再或上LSB,最后乘以对应的分辨率(默认12bit,对应0.0625)。
Temp = ((BYTE1 << 8) | BYTE0) * 0.0625;
或者:
Temp = (BYTE1 * 256 + BYTE0) * 0.0625;
温度的正负号,由bit11 ~ bit15位确定,比如温度为-55度,计算如下:
*BYTE1: FCH (MSB)
unsigned short T=0; // 16bit临时变量unsigned flag = 0; // 符号标志float Temp = 0; // 存放最终温度结果if (BYTE1 & 0xF8) { // 负数 flag = 1; T = (BYTE1 << 8) | BYTE0; T = (~T) + 1; Temp = T * 0.0625;} else { // 正数 flag = 0; Temp = ((BYTE1 << 8) | BYTE0) * 0.0625;}// 最后由flag标志,来确定温度的正负号。if (flag) { Temp = -Temp;}
上图是不同转换精度,对应所需的转换时间。默认12bit转换精度,转换一次温度需要750ms,即编程时,温度采样时间间隔必须大于750ms,否则读取的温度数据可能会有误。
模块编程示例模块接口介绍
首先固件开启对模块的支持,具体操作见 之固件编译 篇。
#define LUA_USE_MODULES_OW // 为啥是OW,见下文。
和DHT模块一样,启用该模块后,我们就不用自己编写单总线协议的驱动代码esp8266引脚,直接使用的相关接口调用就能完成对模块的操作。
查看的官方文档,找到模块部分,如下图:
如上图,官方将归在OW模块中,所以在配置固件时,要开启OW模块,才能支持。
接口应用介绍
1)() 创建对象
请求一个对象。
ds18b20 = require("ds18b20")
2) 释放对象
ds18b20 = nilpackage.loaded["ds18b20"] = nil
3) .() 获取温度
语法:
read_temp(callback, pin, unit, force_search, save_search)
参数:
程序实例获取温度数据
1) 方法1:使用官方文档的示例,需要先下载 .lua 文件,上传到。
Since / 2014-12-08 Huang Rui Huang Rui .lua
将以下代码保存到.lua 文件,上传到中。代码来自官方示例,稍作修改,用于连续读取温度。
local t = require("ds18b20")local pin = 4 -- 设置ds18b20数据引脚function readout(temp) if t.sens then print("Total number of DS18B20 sensors: ".. #t.sens) for i, s in ipairs(t.sens) do print(string.format(" sensor #%d address: %s%s", i, ('X:X:X:X:X:X:X:X'):format(s:byte(1,8)), s:byte(9) == 1 and " (parasite)" or "")) end end for addr, temp in pairs(temp) do print(string.format("Sensor[%s] Temp: %s °C", ('X:X:X:X:X:X:X:X'):format(addr:byte(1,8)), temp)) end -- Module can be released when it is no longer needed--[[ 用定时器连续读取,所以注释以下代码 t = nil package.loaded["ds18b20"] = nil--]]end-- 每隔1秒读取一次温度local dht_timer = tmr.create()dht_timer:alarm(1000, tmr.ALARM_AUTO, function() t:read_temp(readout, pin, t.C)end)
刷新文件,直接点击 .lua ,即可看到温度获取成功。
2) 方法2:使用ow单总线模块,实现的温度获取,代码来自官方ow模块示例,如下。
将以下代码保存到ds.lua文件,上传到中。
-- 18b20 Examplepin = 4 -- 设置ds18b20数据引脚ow.setup(pin)addr = ow.reset_search(pin)addr = ow.search(pin)if addr == nil then print("No device detected.")else print(addr:byte(1,8)) local crc = ow.crc8(string.sub(addr,1,7)) if crc == addr:byte(8) then if (addr:byte(1) == 0x10) or (addr:byte(1) == 0x28) then print("Device is a DS18S20 family device.") tmr.create():alarm(1000, tmr.ALARM_AUTO, function() ow.reset(pin) ow.select(pin, addr) ow.write(pin, 0x44, 1) -- convert T command tmr.create():alarm(750, tmr.ALARM_SINGLE, function() ow.reset(pin) ow.select(pin, addr) ow.write(pin,0xBE,1) -- read scratchpad command local data = ow.read_bytes(pin, 9) print(data:byte(1,9)) local crc = ow.crc8(string.sub(data,1,8)) print("CRC="..crc) if crc == data:byte(9) then local t = (data:byte(1) + data:byte(2) * 256) * 625 local sgn = t<0 and -1 or 1 local tA = sgn*t local t1 = math.floor(tA / 10000) local t2 = tA % 10000 print("Temperature="..(sgn<0 and "-" or "")..t1.."."..t2.." 'C") end end) end) else print("Device family is not recognized.") end else print("CRC is not valid!") endend
刷新文件,点击ds.lua,即可看到成功获取温度。如下图。
至此,模块编程就介绍完了。