内容介绍

一、项目介绍：

本项目是用 MAX78000和 DHT11温湿度传感器实现环境数据监测功能。MAX 78000 和 DHT 11 进行通信，通过处理 DHT 11 发送过来的数据，转换成温湿度数据，将数据显示在 TFT 屏幕上（原计划还有和8266 通信上传到云平台显示遇到问题通信一直没有调通），为用户提供实时的环境温湿度监测功能。 FtW2d6m99fe6Xn15P5kwSswF7VTG

二、项目设计思路：

硬件设计：

FizX8C4FToXOfzC1spkV7tRjWkEF 用 MAX 78000 的 GPIO P0_19 引脚和 DHT 11 的 DATA 位连接进行通信 ! Frw_oZx7_ZnRHNDtGfaov1mgGPm8 连接 TFT 屏幕与 MAX78000微控制器，用于显示环境温湿度数据。 FvNweReB1aHtz9E13V0TVly0uVu0 屏幕的具体连线和使用方法参考上一届大佬的文档基于MAX78000的智能语音控制洗衣机(模拟) - 电子森林（本项目将 RES 口改成了 P 1_6） Fm4zXwjfigEB18CfX_rN1WVperha

软件设计：

dht 11

通信时序 -单总线协议

DHT11 采用单总线协议与单片机通信，单片机发送一次复位信号后，DHT11 从低功耗模式转换到高速模式，等待主机复位结束后，DHT11 发送响应信号，并拉高总线准备传输数据。一次完整的数据为 40bit，按照高位在前，低位在后的顺序传输。数据格式为：8bit 湿度整数数据+8bit 湿度小数数据+8bit 温度整数数据+8bit 温度小数数据+8bit 校验和，一共 5 字节（40bit）数据。由于 DHT11 分辨率只能精确到个位，所以小数部分数据全为 0。校验和为前 4 个字节数据相加，校验的目的是为了保证数据传输的准确性。 DHT11 只有在接收到开始信号后才触发一次温湿度采集，如果没有接收到主机发送复位信号，DHT11 不主动进行温湿度采集。当数据采集完毕且无开始信号后，DHT11 自动切换到低速模式。

通信时序分析

复位信号
- 开始主机先拉低总线 18ms 以上，然后拉高 20-40 us （一般取中间值 30us）DHT11 收到启动信号
响应信号
- DHT 11 先拉低总线80 us 然后拉高总线80 us 响应结束
数据信号
- 发送一位数据前从机先拉低 50 us，然后拉高26~28 us表示数据‘0’，拉高70 us表示数据‘1’，一共 40 位数据。

MAX 78000 IO 口

最开始用 P0_19 作为数据总线和 DHT11 进行通信，用到 TFT 屏幕时 RES 引脚也占用了 P 0_19, 于是改到了 P 1_6，但是输出一直有问题，不能输出低电平，不知道是哪里的问题但是 P 0_19 就可以正常运行，于是将两个 IO 口进行调换，就可以正常运行。

三、项目思路：

最开始是想用 DHT 11 采集温湿度数据，然后通过 MAX 78000 处理，和 ESP 8266 通信用 AT 指令将数据发送到 onenet 云平台。（目前和 ESP 8266 通信调试中一直有问题，所以先写目前的成果）

四、实现过程及关键代码说明：

MAX78000的引脚定义配置：

//  DHT11 连接引脚定义 

#define DHT11_Dout_PORT           MXC_GPIO0

#define DHT11_Dout_PIN            MXC_GPIO_PIN_19

  //  DHT11 函数宏定义 

#define DHT11_Dout_LOW()                          MXC_GPIO_OutPut(DHT11_Dout_PORT, DHT11_Dout_PIN,0)

#define DHT11_Dout_HIGH()                         MXC_GPIO_OutPut(DHT11_Dout_PORT, DHT11_Dout_PIN,1)

#define DHT11_Data_IN()                           MXC_GPIO_InGet(DHT11_Dout_PORT,DHT11_Dout_PIN)

引脚初始化

void DHT11_Init ( void )

{

  MXC_GPIO_Init(DHT11_Dout_PORT);

  DHT11_Mode_Out_PP();

  DHT11_Dout_HIGH();  // 拉高GPIO

}

IO 口模式设置函数

// 函数功能: 使DHT11-DATA引脚变为上拉输入模式

static void DHT11_Mode_IPU(void)

{

    mxc_gpio_cfg_t gpio_data;



    gpio_data.port = DHT11_Dout_PORT ;

    gpio_data.mask = DHT11_Dout_PIN;

    gpio_data.pad =  MXC_GPIO_PAD_PULL_UP;

    gpio_data.func = MXC_GPIO_FUNC_IN;

    MXC_GPIO_Reset(DHT11_Dout_PORT);

    MXC_GPIO_Config(&gpio_data);

}

// 函数功能: 使DHT11-DATA引脚变为推挽输出模式
static void DHT11_Mode_Out_PP(void)

{

    mxc_gpio_cfg_t gpio_data;



    gpio_data.port = DHT11_Dout_PORT;

    gpio_data.mask = DHT11_Dout_PIN;

    gpio_data.pad = MXC_GPIO_PAD_NONE;

    gpio_data.func = MXC_GPIO_FUNC_OUT;

    MXC_GPIO_Reset(DHT11_Dout_PORT);

    MXC_GPIO_Config(&gpio_data);



}

读取一字节函数

// 函数功能: 从DHT11读取一个字节，MSB先行


static uint8_t DHT11_ReadByte ( void )

{

  uint8_t i, temp=0;

  for(i=0;i<8;i++)    

  {  

    /*每bit以50us低电平标置开始，轮询直到从机发出 的50us 低电平 结束*/  

    while(DHT11_Data_IN()==Bit_RESET);

    /*DHT11 以26~28us的高电平表示“0”，以70us高电平表示“1”，

     *通过检测 x us后的电平即可区别这两个状 ，x 即下面的延时

     */

    MXC_Delay(MXC_DELAY_USEC(40)); //延时x us 这个延时需要大于数据0持续的时间即可  

    if(DHT11_Data_IN())/* x us后仍为高电平表示数据“1” */

    {

      /* 等待数据1的高电平结束 */

      while(DHT11_Data_IN());



      temp|=(uint8_t)(0x01<<(7-i));  //把第7-i位置1，MSB先行

    }

    else   // x us后为低电平表示数据“0”

    {        

      temp&=(uint8_t)~(0x01<<(7-i)); //把第7-i位置0，MSB先行

    }

  }

  return temp;

}

完整接收 40 字节数据并做处理

uint8_t DHT11_Read_TempAndHumidity(DHT11_Data_TypeDef *DHT11_Data)

{  

  uint8_t temp;

  uint16_t humi_temp;

  /*输出模式*/

  DHT11_Mode_Out_PP();

  /*主机拉低*/

  DHT11_Dout_LOW();

  /*延时18ms*/

  MXC_Delay(MXC_DELAY_MSEC(20));



  /*总线拉高 主机延时30us*/

  DHT11_Dout_HIGH();

    MXC_GPIO_OutSet(DHT11_Dout_PORT,DHT11_Dout_PIN);

  MXC_Delay(30);  //延时30us



  /*主机设为输入 判断从机响应信号*/

  DHT11_Mode_IPU();

    MXC_Delay(30);   //延时30us

  /*判断从机是否有低电平响应信号 如不响应则跳出，响应则向下运行*/  

  if(DHT11_Data_IN()==Bit_RESET)    

  {

    /*轮询直到从机发出 的80us 低电平 响应信号结束*/  

    while(DHT11_Data_IN()==Bit_RESET);



    /*轮询直到从机发出的 80us 高电平 标置信号结束*/

    while(DHT11_Data_IN());



    /*开始接收数据*/  

    DHT11_Data->humi_high8bit= DHT11_ReadByte();

    DHT11_Data->humi_low8bit = DHT11_ReadByte();

    DHT11_Data->temp_high8bit= DHT11_ReadByte();

    DHT11_Data->temp_low8bit = DHT11_ReadByte();

    DHT11_Data->check_sum    = DHT11_ReadByte();



    /*读取结束，引脚改为输出模式*/

    DHT11_Mode_Out_PP();

    /*主机拉高*/

    MXC_GPIO_OutSet(DHT11_Dout_PORT, DHT11_Dout_PIN);

    /* 对数据进行处理 */

    humi_temp=DHT11_Data->humi_high8bit*100+DHT11_Data->humi_low8bit;

    DHT11_Data->humidity =(float)humi_temp/100;

    humi_temp=DHT11_Data->temp_high8bit*100+DHT11_Data->temp_low8bit;

    DHT11_Data->temperature=(float)humi_temp/100;    

    /*检查读取的数据是否正确*/

    temp = DHT11_Data->humi_high8bit + DHT11_Data->humi_low8bit +

           DHT11_Data->temp_high8bit+ DHT11_Data->temp_low8bit;

    if(DHT11_Data->check_sum==temp)

    {

      return SUCCESS;

    }

    else

      return ERROR;

  }

  else

    return ERROR;

}

40 字节存储的数据结构

typedef struct

{

    uint8_t  humi_high8bit;     //原始数据：湿度高8位

    uint8_t  humi_low8bit;      //原始数据：湿度低8位

    uint8_t  temp_high8bit;     //原始数据：温度高8位

    uint8_t  temp_low8bit;      //原始数据：温度高8位

    uint8_t  check_sum;         //校验和

  float    humidity;        //实际湿度

  float    temperature;     //实际温度  

} DHT11_Data_TypeDef;

显示在 TFT 屏幕的程序

   MXC_TFT_SetBackGroundColor(BLACK);
   MXC_TFT_SetForeGroundColor(WHITE); // set chars to white
   MXC_TFT_ClearScreen();
   
   snprintf(buff, sizeof(buff), "Tem: %.2f C",(float)DHT11_Data.temperature);
 TFT_Print(buff, 0, 100, (int)&SansSerif16x16[0]);
 snprintf(buff, sizeof(buff), "humi: %.2f %%", DHT11_Data.humidity);
 TFT_Print(buff, 150, 100, (int)&SansSerif16x16[0]);

五、遇到的主要问题：

MAX 78000 IO 口使用中遇到很多问题，比如用 MXC_GPIO_OutSetClr 拉低，会自动复位，不知道是哪里的问题，P 2_3 拉低后会一直维持低电平。 sdk 中的 api 描述不太清楚使用困难，使用 uart 通信有很多问题。

六、未来的计划：

调通 uart 和 esp8266 成功通信，并将数据上传到 onenet 云端做可视化处理。添加数据存储功能，可以记录历史温湿度数据。可考虑添加其他传感器，实现更全面的环境监测功能，和智能家居结合，对采集的数据分析，让居住环境更加适宜。

七、感悟：

最开始是想做训练识别方面的选题，训练过程中问题频出，本人学识尚浅对于人工智能方面了解不多，再加上这学期课程较多，没有较多时间调试，中间已经放弃。感谢硬禾科技 -Miya 小姐姐的督促与鼓励，善始善终。虽然没有做出多么成功的项目，但这是我第一次成功参加并完成的活动 (T_T)，对我来说很有意义。