【FPGA】Verilog代码实现温湿度传感器DHT11

2024-05-26 08:05| 来源: 网络整理| 查看: 265

#今天也是咸鱼的一天~

因为参加Robei 杯是要做一个机器人，先不说这个机器人具体怎么机器法，但是和外界互通的传感器肯定少不了，通过获取外界环境数据，进行处理，然后做出各种各样的功能。

先来讲个简单的模块，温湿度传感器DHT11。

DHT11介绍

DHT11是一款价格便宜，易于使用的温度湿度测量二合一传感器。它具有超小体积、极低功耗的特点。它使用单根总线与单片机进行双向的串行数据传输，信号传输距离可达20米以上。非常适用于对精度和实时性要求不高的温湿度测量场合。本文将以DFRobot开源硬件平台的DHT11模块和DFRduino开发板来演示，讲解DHT11的驱动和使用。 DHT11电气参数电源电压：3~5.5V（典型值：5V）；温度量程：0~50℃，误差 ±2℃；湿度量程：20~90%RH，误差 ±5%RH；采样周期：大于等于1秒/次。

在这里插入图片描述这个传感器有三个脚，分别是VCC、GND、DATA。这是一个单数据口的传感器，数据口做双向传输使用，这个管脚在FPGA上要设置为inout。

工作原理

DHT11使用单一总线通信，即DATA引脚和单片机连接的线。总线总是处于空闲状态和通信状态这个2个状态之间。当单片机没有与DHT11交互时，总线处于空闲状态，在上拉电阻的作用下，处于高电平状态。当单片机和DHT11正在通信时，总线处于通信状态，一次完整的通信过程如下： ①单片机将驱动总线的IO配置为输出模式。准备向DHT11发送数据。 ②单片机将总线拉低至少18ms，以此来发送起始信号。再将总线拉高并延时20~40us，以此来代表起始信号结束。 ③单片机将驱动总线的IO配置为输入模式，准备接收DHT11回传的数据。 ④当DHT11检测倒单片机发送的起始信号后，就开始应答，回传采集到的传感器数据。DHT11先将总线拉低80us作为对单片机的应答（ACK），然后接着将总线拉高80us，准备回传采集到的温湿度数据。温湿度数据以固定的帧格式发送。一帧为40个bit，而每一个bit的传输时序逻辑为：每一个bit都以50us的低电平（DHT11将总线拉低）为先导，然后紧接着DHT11拉高总线，如果这个高电平持续时间为26~28us，则代表逻辑0，如果持续70us则代表逻辑1。

在这里插入图片描述看这张信号图，就可以知道模块和主控之间的通信方式。

上电后等待1s，以越过不稳定状态。IO为信号输出模式，低电平持续18ms以上。（建议20ms)IO电平拉高，持续20~40us。（建议30us）IO为信号输入模式，进入DHT响应时间。（就是模块受到了主控的信息，返回一个数据预发送信号）低电平延时80us，电平拉高80us，完成DHT响应。进入数据逻辑0/1发送，持续40位。逻辑0，电平拉低持续50us，电平拉高持续25us。逻辑1，电平拉低持续50us，电平拉高持续80us。数据发送结束后，总线拉高。（此处可以至少延时1s，然后再进行下一次数据采集）

Verilog驱动代码：

// dht11 // made by 00 //time 2020.4.28 module dht11( input clk, input rst_n, inout dht11, output reg [31:0] data_valid ); /**************parameter********************/ parameter POWER_ON_NUM = 1000_000; parameter S_POWER_ON = 3'd0; parameter S_LOW_20MS = 3'd1; parameter S_HIGH_13US = 3'd2; parameter S_LOW_83US = 3'd3; parameter S_HIGH_87US = 3'd4; parameter S_SEND_DATA = 3'd5; parameter S_DEALY = 3'd6; //reg define reg[2:0] cur_state; reg[2:0] next_state; reg[20:0] count_1us; reg[5:0] data_count; reg[39:0] data_temp; reg[4:0] clk_cnt; reg clk_1M; reg us_clear; reg state; reg dht_buffer; reg dht_d0; reg dht_d1; wire dht_podge; //data posedge wire dht_nedge; //data negedge /*********************main codes*********************/ assign dht11 = dht_buffer; assign dht_podge = ~dht_d1 & dht_d0; // catch posedge assign dht_nedge = dht_d1 & (~dht_d0); // catch negedge /*********************counters*****************************/ //clock with 1MHz always @ (posedge clk or negedge rst_n) begin if (!rst_n) begin clk_cnt

【本文地址】

公司简介

联系我们