使用 Raspberry Pi 驅動 LCD 顯示 DHT-11 所測得的環境溫濕度

需要 DHT-11 (溫濕度感測器) 的話請到露天賣場訂購：DHT11 - 溫濕度感測器

DHT-11 使用 DATA 接腳與處理器之間做通訊與同步，採用串行單線數據格式，一次通訊時間在 4ms 左右，數據分為整數與小數部分，一次完整數據輸出為 40-bit，高位元先輸出：

數據格式：8-bit 濕度整數數據 + 8-bit 濕度小數數據 +
                    8-bit 溫度整數數據 + 8-bit 溫度小數數據 + 8-bit 檢驗和

檢驗和是溫濕度整數與小數四個數據相加之後取末 8 位元數據資料，至於詳細的通訊過程請參閱 "DHT11溫濕度感測器說明書" 的說明。

下面的例子將使用 Raspberry Pi (樹莓派) 與 DHT-11 作通訊取得溫濕度數據，並將數據顯示在 LCD上。

首先，我們延用部落格網頁 "驅動 16x2 LCD 螢幕 (英文文字型)" 的線路，並增加 DHT-11 於線路中；DHT-11 使用 3.3V 電源供應，資料通訊使用樹莓派 GPIO P1 第 10 支 pin 腳 (也就是 RxD, #15) 連接 DHT-11 DATA 接腳。

ps. #15 表示是 BCM2835 GPIO 15 的意思


材料列表：

• Raspberry Pi (Model B, Rev2.0 (512MB))
• 特製 GPIO 彩色排線
• 雙頭長排針 ( GPIO 排線用)
• 麵包板連接測試跳線(公對公)
• DHT11 - 溫濕度感測器 (附電阻)
• 英文字型 LCD 螢幕 (附排針與可變電阻, 16x2,藍底白字, LED 背光)
• 麵包板

線路牽線：

將材料依照下面線路圖佈線，或是參考實際接線圖照片

LCD 螢幕與 DHT-11 溫濕度感測器連接線路圖
( 2013/01/04 更正 Vss 與 Vdd 連接線路 [ 網友 TaKa 提出更正訊息] )

注意到上面的樹莓派板子上方的圖片，這圖片是代表板子上 26-pin 的GPIO 在 Model B Rev 2.0 所代表的 IO 號碼與其他功能代碼 (原圖示上面的代碼是 Rev 1.0 的)，Rev2.0上的 26-pin GPIO (稱為 P1) 各接腳線都是完全被定義的，沒有 NC (No Connection)。

source: raspberrypi.org, Raspberry Pi Model B Rev2.0 GPIO-P1

詳細的電路可以到 "Raspberry Pi (樹莓派) Model B Rev2.0 電路圖" 網頁中找需要的版本別下載電路圖。

依照線路圖實際的佈線，預留GPIO P1 排線位置

插上GPIO P1 排線後

程式：

要讀取 DHT-11 溫濕度感測器的資料，我們可使用 C 語言來做讀取，因為 DHT-11 需要非常快的時序處理，Python 不適用但可做為將處理後的溫濕度資料顯示在 LCD 上。

進入 Home 目錄再下載所有程式的 tar 檔案，並解開到新建的 DHT_CharLCD 目錄下：

cd
mkdir DHT_CharLCD
cd DHT_CharLCD
wget -O - http://goo.gl/Km0ye | tar xvf -

tar 解開後的四個檔案，如下所示

-rwxr-xr-x 1 pi pi 30400 12月 12 10:37 DHT
-rwxr-xr-x 1 pi pi  3124 12月 12 10:37 DHT.c
-rwxr-xr-x 1 pi pi  9539 12月 12 10:37 DHT_CharLCD.py
-rwxr-xr-x 1 pi pi   146 12月 12 10:37 Makefile

• DHT：DHT.c 編譯之後的執行檔，由 DHT_CharLCD.py 呼叫執行讀取溫濕度感測器所測得的環境溫度
• DHT.c：C 語言程式檔
• DHT_CharLCD.py：負責呼叫外部執行檔 DHT 讀取溫濕度資料定顯示在 16x2 LCD 螢幕上
• Makefile：用在 make 指令；我們會直接使用 gcc 做編譯，不使用 make

測試程式：

DHT 是一個命令列的執行檔，輸入的命令格式為 (詳細請參閱 DHT.c 程式碼)

sudo ./DHT type pin#

依照所接的線路圖，pin# 為 15 (GPIO #15)；溫濕度感測器的 type 為 11 (DHT-11)

sudo ./DHT 11 15

DHT 會使用 GPIO #15 與 DHT-11 做通訊並接收 40 個 bit 的資料，如果完全接收就會將資料顯示出來，若少了！就只會輸出所接收到的 bit 數字 (一定小於 40) 以及接收到的 4 個 byte 的資料 (當然也是錯的)；成功的話，就會輸出像下面的文字，從 "Using pin #15" 到 "Humidity:"

DHT 輸出訊息

完成測試之後就表示上面的 C 程式可以正確的在你的樹莓派執行，下一步就是讓溫濕度的數值顯示在 16x2 LCD 螢幕上。輸下下面指令執行 python 程式

$sudo python DHT_CharLCD.py

指令輸入之後，首先會呼叫 DHT 執行檔取回溫濕度感測器的資料，如果正確的得到的數據 (40-bit) 就會更新資料到 LCD。

LCD 第一行是與溫濕度感測器 DATA接腳連接的樹莓派 GPIO 接腳號碼；第二行顯示的是溫濕度的數值

DHT_CharLCD.py 執行後 LCD 顯示溫濕度數值的樣子

DHT.c 編譯：

你可以根據自己的需求修改 DHT.c，但是！DHT_CharLCD.py 會呼叫 DHT 並取得它所輸出的字串 (DHT.c 裡 printf 行)，如果有修改或是增加 printf 輸出字串的話，需要另外再確認 DHT_CharLCD.py  (下面會提到) 裡字串分析的部分，是否會影響正確的字串截取。

編譯 DHT.c 需要 bcm2835 函式庫，如果系統裡之前沒有的話，請依照下面指令進行安裝

[2013/06/17 更新] 現在最新版本為 1.25，所以下面的 xx 要輸入 25，相關資料請先參閱部落格上的說明。

pi@raspberrypi ~ $ cd
pi@raspberrypi ~ $ wget http://www.open.com.au/mikem/bcm2835/bcm2835-1.xx.tar.gz
pi@raspberrypi ~ $ tar zxvf bcm2835-1.xx.tar.gz
pi@raspberrypi ~ $ cd bcm2835-1.xx/
pi@raspberrypi ~/bcm2835-1.xx $ ./configure
pi@raspberrypi ~/bcm2835-1.xx $ make
pi@raspberrypi ~/bcm2835-1.xx $ make check
pi@raspberrypi ~/bcm2835-1.xx $ sudo make install

安裝好所需的 bcm2835 函式庫後，使用輸入下面指令編譯 DHT.c 為執行檔 DHT

gcc DHT.c -l bcm2835 -std=gnu99 -o DHT

DHT_CharLCD.py 程式說明：

DHT_CharLCD.py 是延用部落格網頁 "驅動 16x2 LCD 螢幕 (英文文字型)" 裡的 CharLCD.py 程式，主要是修改 main 內容，和增加呼叫外部執行檔與字串分析的程式碼，程式碼與說明如下：

DHT_CharLCD.py - GetDHT()：DHT 輸出字串分析

DHT 系列的溫濕度感測器每 2 秒回應一次，所以如果沒有正確的得到溫濕度資料程式會停 3 秒，之後再重新再取一次溫濕度資料，並回傳 1 表示讀取資料錯誤。

DHT_CharLCD.py：主程式, 江溫濕度資料輸出到 LCD 上顯示

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以上就是 DHT-11 與 16x2 LCD 相互配合顯示溫濕度的例子，如果需要更準確的量測環境溫濕度，可以選用 DHT-22 或是 AM2302 ，這兩個都具備較小的溫度量測誤差與較大的量測範圍 (但價格就高出很多)，可根據自己的量測誤差與範圍再選擇適當的溫濕度感測器。

以學習和一般使用來說的話，DHT-11 就很適用，需要就上賣場去購買吧！