DHT11 与 DHT22 温湿度传感器套件 —— 适用于 Raspberry Pi 与 Arduino

组件与物料清单

应用与在线服务

• Microsoft Windows 10 IoT Core
• Arduino IDE
• Raspberry Pi Raspbian
• Microsoft Visual Studio 2015
• WinSCP
• PuTTY

项目简介

背景

DHT11 是一款 4 引脚（一脚空置）温湿度传感器，测量范围：相对湿度 20%-90%，温度 0-50°C。工作电压 3-5.5V DC，采用专有 OneWire 协议通信，要求极精确的时序。数据线上通过高电平持续时间编码 0/1，单次读取最长 23.4 ms，包含 18 ms 启动延迟和最多 5.4 ms 数据窗口，单个信号脉宽 20-80 μs。

Windows 10 IoT Core 发布初期，我拿 Raspberry Pi 2 和 DHT11 尝试 C# 读取，发现速度不够快（至少当时不行）。在微软论坛发帖后，发现微软曾回复 OneWire 协议在 Windows 10 IoT Core 上的支持情况。随后看到微软发布了使用 C++ 在 Windows 10 IoT Core 上通过 DHT11 实现 OneWire 协议的示例，我决定将其移植为 C# 库，以便更多人使用这款流行传感器。

库

该库是对微软原始示例代码的简单重构，核心读取逻辑归功于微软。

库提供 Sensors.Dht 命名空间下的 Dht11 类。C# 中创建对象很简单：

using Sensors.Dht;
GpioPin pin = GpioController.GetDefault().OpenPin(4, GpioSharingMode.Exclusive);
Dht11 dht11 = new Dht11(_pin, GpioPinDriveMode.Input);

通过 GetReadingAsync 方法获取读数：

DhtReading reading = await dht11.GetReadingAsync().AsTask();

重载方法可指定最大重试次数（默认 20），即放弃前尝试读取传感器的次数。

DhtReading 结构定义如下：

public value struct DhtReading {
    bool TimedOut;
    bool IsValid;
    double Temperature;
    double Humidity;
    int RetryCount;
};

观察

即使在 C++ 下传感器也无法每次都成功读取，因此需要重试机制（这也是微软示例的一部分）。我对比了 Raspberry Pi 2 (Raspbian) 和 Arduino Uno 上的表现，相关代码已放入 GitHub 仓库。项目附带的视频演示并对比了各平台输出。

入门指南

Raspberry Pi 2 电路组装

请参考页面底部原理图（线色仅为方便辨识）：

• 将 T 型 Cobbler 放在半尺寸面包板左端（编号从 1 开始），最左两脚插在 E1 和 F1，最右两脚插在 E20 和 F20。
• 4.7kΩ 电阻连接 A4 和 3V3。
• 橙色公对公杜邦线连接 B4 和 F28。
• 红色公对公杜邦线连接 F29 和 3V3。
• 黑色公对公杜邦线连接 F30 和 GND。
• DHT11 传感器插入 J30 (-)、J29 (+)、J28 (信号)。
• 排线连接 Cobbler 和 Raspberry Pi。

Arduino 电路组装

参考页面底部原理图：

• 4.7kΩ 电阻连接 E12 和 E13。
• 白色公对公杜邦线连接 D13 和 Arduino 引脚 5。
• 红色公对公杜邦线连接 D12 和 Arduino 5V。
• 黑色公对公杜邦线连接 D11 和 Arduino GND。
• DHT11 传感器插入 A11 (-)、A12 (+)、A13 (信号)。
• USB 线连接电脑和 Arduino。

Raspberry Pi 应用启动

选择 Debug、ARM 配置、Remote Machine。右键项目 → Properties → Debug 标签，在 Remote machine 填入 Raspberry Pi 2 IP 地址，取消勾选 Use authentication。按 F5 部署（首次可能需几分钟）。

Arduino 应用启动

GitHub 仓库中有名为 Dht11_Speed 的草图。打开 Arduino IDE，加载草图，上传（Ctrl+U），打开串口监视器（Ctrl+Shift+M）。视频演示了详细步骤。

Raspbian 应用启动

GitHub 中有 Dht11.c 源码。需拷贝到 Raspberry Pi 并在那里编译。推荐用 WinSCP 传文件。编译前需安装 wiringPi。编译命令：

gcc -o Dht11_Speed Dht11_Speed.c -L/usr/local/lib -lwiringPi -std=c99 -lm

运行命令：

sudo ./Dht11_Speed 1000 10

其中 1000 为延迟 1000 ms（1 秒），10 为采样次数。视频演示了拷贝、编译全过程。Raspbian 安装见 树莓派官网。

视频演示

下方视频演示了应用运行情况，建议在 YouTube 使用影院模式观看以获得最佳画质。

代码

Visual Studio 2015 C#/C++ 源码

https://github.com/porrey/dht.git

原理图

Dht11_RPi2.fzz
Dht11_Arduino.fzz