Arduino使用DHT11温湿度传感器获取环境温湿度

通过本文，可以了解到以下内容：

• DHT11 温湿度传感器接线与使用
• DHT11 Arduino 测试程序编写
• DHT11 温湿度转换显示

DHT11 温湿度传感器接线与使用

DHT11 是一款温湿度传感器，可以用来测试环境温湿度，该传感器的的温度测量范围为 0 ~ 50°C,误差为 2 °C；湿度测量范围为在 0°C时为30%-90%RH，环境温度为 25°C时，湿度测量范围为20%-90%RH，在50°C时，测量范围是20%-80%。

DHT11 传感器接线方法并不复杂，DHT11封装有4个引脚，各个引脚说明如下：

Pin	名称	注释
1	VDD	供电 3-5.5 VDC
2	DATA	串行数据，单总线
3	NC	空脚
4	GND	接地，电源负极

一般从网上买的 Arduino 传感器套件版本的 DHT11，会有一个带 LED 的焊好的板，上面有三个接线引脚，分别是 VCC, GND, DATA，接线时，只要将 VCC 接到 Arduino 5V上，GND 接到 Arduino GND 上，DATA 引脚接 Arduino Pin8上即可。

DHT11 Arduino 测试程序编写

DHT11 Arduino 的测试程序也很简单，主要分几个部分：
- 引入 dht11 库
- 设置端口
- 检查 DHT11 是否正确连接
- 获取 DHT11 测量数据

程序详细如下：

// 引入 DHT 库文件，如果没有，先从网上下载好，在 Arduino 中导入
#include <dht11.h>

dht11 DHT11;

// 设置 DHT 引脚 为 Pin 8
#define DHT11PIN 8

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("DHT11 TEST PROGRAM");
  Serial.print("LIBRARY");
  // 输出 DHT 库的版本号
  Serial.println(DHT11LIB_VERSION);
  Serial.println();
}

void loop() {
  Serial.println("\n");

  int chk = DHT11.read(DHT11PIN);

  // 测试 DHT 是否正确连接
  Serial.print("Read sensor: ");
  switch (chk)
  {
    case DHTLIB_OK: 
    Serial.println("OK"); 
    break;
    case DHTLIB_ERROR_CHECKSUM: 
    Serial.println("Checksum error"); 
    break;
    case DHTLIB_ERROR_TIMEOUT: 
    Serial.println("Time out error"); 
    break;
    default: 
    Serial.println("Unknown error"); 
    break;
  }

  // 获取测量数据
  Serial.print("Humidity (%): ");
  Serial.println((float)DHT11.humidity, 2);

  Serial.print("Temperature °C): ");
  Serial.println((float)DHT11.temperature, 2);

  delay(2000);

程序编写完成后，上传到 Arduino，重启 Arduino ，再在 Arduino IDE 的串口监视器中可以看到测量数据。

DHT11 温湿度测量数据单位转换

我们习惯常用的温度单位是摄氏度，湿度单位是百分比。但实际生产中，有可能需要用到其他的单位，以下是参考 arduino.cc 上提供的温度转换函数供参考。

//Celsius to Fahrenheit conversion
double Fahrenheit(double celsius)
{
    return 1.8 * celsius + 32;
}

// fast integer version with rounding
//int Celcius2Fahrenheit(int celcius)
//{
//  return (celsius * 18 + 5)/10 + 32;
//}


//Celsius to Kelvin conversion
double Kelvin(double celsius)
{
    return celsius + 273.15;
}

// dewPoint function NOAA
// reference (1) : http://wahiduddin.net/calc/density_algorithms.htm
// reference (2) : http://www.colorado.edu/geography/weather_station/Geog_site/about.htm
//
double dewPoint(double celsius, double humidity)
{
    // (1) Saturation Vapor Pressure = ESGG(T)
    double RATIO = 373.15 / (273.15 + celsius);
    double RHS = -7.90298 * (RATIO - 1);
    RHS += 5.02808 * log10(RATIO);
    RHS += -1.3816e-7 * (pow(10, (11.344 * (1 - 1/RATIO ))) - 1) ;
    RHS += 8.1328e-3 * (pow(10, (-3.49149 * (RATIO - 1))) - 1) ;
    RHS += log10(1013.246);

        // factor -3 is to adjust units - Vapor Pressure SVP * humidity
    double VP = pow(10, RHS - 3) * humidity;

        // (2) DEWPOINT = F(Vapor Pressure)
    double T = log(VP/0.61078);   // temp var
    return (241.88 * T) / (17.558 - T);
}

// delta max = 0.6544 wrt dewPoint()
// 6.9 x faster than dewPoint()
// reference: http://en.wikipedia.org/wiki/Dew_point
double dewPointFast(double celsius, double humidity)
{
    double a = 17.271;
    double b = 237.7;
    double temp = (a * celsius) / (b + celsius) + log(humidity*0.01);
    double Td = (b * temp) / (a - temp);
    return Td;
}

上面的代码可以根据实际情况，将 DHT11 的测量数据带入函数进行转换即可。

小结

本文介绍了如果连接、使用 DHT11 温湿度传感器，并且介绍了 DHT11 的测试程序如何编写。另外，有一点自己在实验的时候遇到的一个小问题，就是我所使用的 UNO R3 Arduino 主板的 DIGITAL 引线排从小到大分别是 RX0 TX1 PIN2 ……，我开始没有认真看清楚，以为 RX0 TX1 之后是 Pin0，我最初设置使用的引脚是 Pin 2，因此我错误的把引线接到 Pin 3上，串口监视器一直没有信息，我以为是传感器坏了，后来更换 Pin 口，才发现了这个小失误，所以希望读者在接线的时候要注意，我之前也是因为接线错误导致一个 HC05 蓝牙模块损坏。

参考资料

温湿度传感器DHT11
A DHT11 Class for Arduino.
KY-015 TEMPERATURE AND HUMIDITY SENSOR MODULE
数字温湿度传感器

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本文为原创内容，由同一作者于早前发表于简书，Arduino使用DHT11温湿度传感器获取环境温湿度