AVR单片机操作AM2301（即DHT21）

 

am2301为国产的温湿度传感器，价格便宜，适合对精度要求不是很高的场合。

一、am2301数据手册

二、头文件

/***********************************************************************************************

文件：am2301.h

作者：wxxujian

用途：温湿度传感器AM2301（又名：DHT21）的驱动程序

MCU： AVR Mega16 晶振：8MHz

编译器：WinAVR2010

版本：1.0（创建日期：2010-7-27） 能正常显示湿度，仅能显示正温度

  1.1（修改日期：2010-7-28） 能正常显示湿度和温度（正、负温度均可）

日期：2010-7-27

***********************************************************************************************/

 

#include <avr/io.h>

 

#ifndef AM2301_H

#define AM2301_H

 

//////////////////////////////   宏定义（须根据实际情况而修改）  ///////////////////////////////

 

//功能：定义与AM2301的数据位相连的单片机的端口及数据位

//注意：这些宏须随着实际的硬件电路情况而修改

 

#define AM2301_DATA_DDR DDRD

#define AM2301_DATA_PORT PORTD

#define AM2301_DATA_PIN PIND

#define AM2301_DATA_BIT PD2

 

//////////////////////////////   宏定义（结束）  ///////////////////////////////

 

 

//////////////////////////////      函数声明    //////////////////////////////////////////////////

//说明：共3个函数，分别是：

// AM2301_CollectIntData(int *pvHumidity,int *pvTemperature)

// AM2301_CollectCharData(int *pvHumidity,int *pvTemperature)

// AM2301_CollectFloatData(float *pvHumidity,float *pvTemperature)

//详细内容如下：

 

/********************************************************************************

函数名： AM2301_CollectIntData(int *pvHumidity,int *pvTemperature)

功  能： 获得数据（湿度、温度），获得的数据保存于形参所提供的指针所指向的变量中

返回值：

0：数据校验正确；

1：数据校验错误

2：获取数据错误

3: 等待响应信号错误

参  数：

pvHumidity:   湿度变量的指针，用于保存采集到的湿度，数据类型为：int，此数据未经任何处理

pvTemperature:温度变量的指针，用于保存采集到的温度，数据类型为：int，此数据未经任何处理

 

 

说  明： 建议执行此函数的间隔为2秒，绝不能小1秒。若间隔时间很长，建议采集2次，以2次为准

    当发生错误，即返回值为1、2或3时，应间隔2秒后重新读取数据

注  意： 因为：WinAVR默认将char 视为unsigned char 

所以：参数必须定义为signed char，-128<signed char<127，足以保存所得到的数据

原  理：详见AM2301的数据手册

*********************************************************************************/

unsigned char AM2301_CollectIntData(int *pvHumidity,int *pvTemperature)

 

/********************************************************************************

函数名：AM2301_CollectCharData(int *pvHumidity,int *pvTemperature)

功  能：获得数据（湿度、温度），获得的数据保存于形参所提供的指针所指向的变量中

返回值：

0：数据校验正确；

1：数据校验错误

2：获取数据错误

3: 等待响应信号错误

参  数：

pvHumidity:   湿度变量的指针，用于保存采集到的湿度，数据类型为：signed char，得到的数据仅为湿度的整数部分，小数部分自动舍弃

pvTemperature:温度变量的指针，用于保存采集到的温度，数据类型为：signed char，得到的数据仅为温度的整数部分，小数部分自动舍弃

 

 

说  明： 建议执行此函数的间隔为2秒，绝不能小1秒。若间隔时间很长，建议采集2次，以2次为准

当发生错误，即返回值为1、2或3时，应间隔2秒后重新读取数据

注  意： 因为：WinAVR默认将char 视为unsigned char 

所以：参数必须定义为signed char，-128<signed char<127，足以保存所得到的数据

原  理：详见AM2301的数据手册

*********************************************************************************/

unsigned char AM2301_CollectCharData(signed char *pvHumidity,signed char *pvTemperature);

 

/********************************************************************************

函数名： AM2301_CollectFloatData(float *pvHumidity,float *pvTemperature)

功  能： 获得数据（湿度、温度），获得的数据保存于形参所提供的指针所指向的变量中

返回值：

0：数据校验正确；

1：数据校验错误

2：获取数据错误

3: 等待响应信号错误

参  数：

pvHumidity:   湿度变量的指针，用于保存采集到的湿度，数据类型为：float，得到的数据为完整的数据，但不要用此float数据去比较

pvTemperature:温度变量的指针，用于保存采集到的温度，数据类型为：float，得到的数据为完整的数据，但不要用此float数据去比较

 

 

说  明： 建议执行此函数的间隔为2秒，绝不能小1秒。若间隔时间很长，建议采集2次，以2次为准

当发生错误，即返回值为1、2或3时，应间隔2秒后重新读取数据

原  理：详见AM2301的数据手册

*********************************************************************************/

unsigned char AM2301_CollectFloatData(float *pvHumidity,float *pvTemperature);

 

//////////////////////////////      函数声明（结束）    //////////////////////////////////////////////////

 

#endif

三、实现文件

/***********************************************************************************************

文件：am2301.c

作者：wxxujian

用途：温湿度传感器AM2301（又名：DHT21）的驱动程序

MCU： AVR Mega16 晶振：8MHz

编译器：WinAVR2010

版本：1.0（创建日期：2010-7-27） 能正常显示湿度，仅能显示正温度

  1.1（修改日期：2010-7-28） 能正常显示湿度和温度（正、负温度均可）

日期：2010-7-27

***********************************************************************************************/

#include "am2301.h"

#include <util/delay.h>

#include "common.h"

#include "display.h"

//////////////////////////////   宏定义（函数样式）   ///////////////////////////////////////////

//功能：操作与am2301的数据位相连的单片机端口与相应位，包括：输入、输出、置1和清0

//注意：这些宏只供此文件使用

#define SetDataBitOutput() SetBit(AM2301_DATA_DDR,AM2301_DATA_BIT)

#define SetDataBitInput() ClearBit(AM2301_DATA_DDR,AM2301_DATA_BIT)

#define SetDataBit() SetBit(AM2301_DATA_PORT,AM2301_DATA_BIT)

#define ClearDataBit() ClearBit(AM2301_DATA_PORT,AM2301_DATA_BIT)

#define TestDataBit() TestBit(AM2301_DATA_PIN,AM2301_DATA_BIT)

//////////////////////////////   宏定义（结束）   ///////////////////////////////////////////

//////////////////////////////      函数实现    //////////////////////////////////////////////////

//说明：共4个函数，分别是：

// AM2301_ReadByte(unsigned char *pvData)

// AM2301_CollectIntData(int *pvHumidity,int *pvTemperature)

// AM2301_CollectCharData(int *pvHumidity,int *pvTemperature)

// AM2301_CollectFloatData(float *pvHumidity,float *pvTemperature)

//详细内容如下：

/********************************************************************************

函数名：AM2301_ReadByte(unsigned char *pvData)

功  能：读取1个字节的数据

返回值：0：成功；2：读数据错误

参  数：pvData:所读取的数据

条  件：与am2301的数据位相连的单片机端口为“输入模式”

注  意:此函数为辅助函数，仅供本文件使用，外部无法访问

原  理：数据是从高位往低位依次读取，读得数据的顺序为：湿度高位+湿度低位+温度高位+温度低位+校验位

*********************************************************************************/

unsigned char AM2301_ReadByte(unsigned char *pvData)

{

unsigned char lvReturn=0,lvI,lvCount,lvBit;

for(lvI=0;lvI<8;lvI++) //循环8次，得到1个字节（含8个数据位）的数据

{

lvCount=1;

while( ! TestDataBit()  && lvCount>0 ) //判断丛机是否发来50us的低电平信号，若超时返回2

lvCount++;

if(lvCount==0)

return 2;

_delay_us(35); //延时35us

//判断数据是0或1

lvBit=0;

if(TestDataBit())

lvBit=1;

lvCount=1;

while( TestDataBit()  && lvCount>0 ) //判断丛机是否发来26-28us的高电平信号，若超时返回2

lvCount++;

if(lvCount==0)

return 2;

//把得到的每一位数据保存于pvData中

*pvData<<=1;

*pvData|=lvBit;

}

return lvReturn;

}

/********************************************************************************

函数名：AM2301_CollectIntData(int *pvHumidity,int *pvTemperature)

功  能：获得数据（湿度、温度），获得的数据保存于形参所提供的指针所指向的变量中

返回值：

0：数据校验正确；

1：数据校验错误

2：获取数据错误

3: 等待响应信号错误

参  数：

pvHumidity:   湿度变量的指针，用于保存采集到的湿度，数据类型为：int，此数据未经任何处理

pvTemperature:温度变量的指针，用于保存采集到的温度，数据类型为：int，此数据未经任何处理

说  明： 建议执行此函数的间隔为2秒，绝不能小1秒。若间隔时间很长，建议采集2次，以2次为准

当发生错误，即返回值为1、2或3时，应间隔2秒后重新读取数据

注  意： 因为：WinAVR默认将char 视为unsigned char 

所以：参数必须定义为signed char，-128<signed char<127，足以保存所得到的数据

原  理：详见AM2301的数据手册

*********************************************************************************/

unsigned char AM2301_CollectIntData(int *pvHumidity,int *pvTemperature)

{

unsigned char lvReturn=3,lvCount;

unsigned int  lvTemp16;

int lvTemp;

unsigned char lvHumidityHigh; //湿度高位

unsigned char lvHumidityLow; //湿度低位

unsigned char lvTemperatureHigh; //温度高位

unsigned char lvTemperatureLow; //温度低位

unsigned char lvCheck; //校验位

//主机的操作

SetDataBitOutput();

ClearDataBit(); //拉低总线

_delay_us(600); //持续至少500us，现取600us

SetDataBit(); //释放总线

//主机检测丛机

SetDataBitInput();

_delay_us(40+5); //应延时20-40us

if(! TestDataBit())

{

lvCount=1;

while( ! TestDataBit() && lvCount >0) //判断丛机是否发送了80us的高电平信号

lvCount++;

if(lvCount==0)

return 3;

lvCount=1;

while( TestDataBit() && lvCount >0) //判断丛机是否发送了80us的高电平信号

lvCount++;

if(lvCount==0)return 3;

if(AM2301_ReadByte(&lvHumidityHigh)) //获得湿度高位

return 2;

if(AM2301_ReadByte(&lvHumidityLow)) //获得湿度高位

return 2;

if(AM2301_ReadByte(&lvTemperatureHigh)) //获得湿度高位

return 2;

if(AM2301_ReadByte(&lvTemperatureLow)) //获得湿度高位

return 2;

if(AM2301_ReadByte(&lvCheck)) //获得湿度高位

return 2;

lvCount=lvHumidityHigh+lvHumidityLow+lvTemperatureHigh+lvTemperatureLow; //计算湿度高位+湿度低位+温度高位+温度低位的和

if(lvCount==lvCheck) //数据校验，若正确则获得正确的湿度和温度，并返回1

{

//lvTemperatureHigh |=0x80;

//把湿度的高位和地位组合，得到完整的湿度

lvTemp16=lvHumidityHigh;

lvTemp16 <<=8;

lvTemp16 |= lvHumidityLow;

*pvHumidity=lvTemp16;

//把温度的高位和地位组合，得到完整的温度

lvTemp16=lvTemperatureHigh;

lvTemp16 <<=8;

lvTemp16 |= lvTemperatureLow;

if(lvTemp16 & 0x8000) //如果温度是负值，则转化

{

lvTemp16 &=0x7FFF;

lvTemp=0-lvTemp16;

*pvTemperature=lvTemp;

}

else

*pvTemperature=lvTemp16;

lvReturn=0; //执行到此处，说明无任何错误

}

else //数据校验，若错误，则返回1

lvReturn=1;

}

return lvReturn;

}

/********************************************************************************

函数名：AM2301_CollectCharData(signed char *pvHumidity,signed char *pvTemperature)

功  能：获得数据（湿度、温度），获得的数据保存于形参所提供的指针所指向的变量中

返回值：

0：数据校验正确；

1：数据校验错误

2：获取数据错误

3: 等待响应信号错误

参  数：

pvHumidity:   湿度变量的指针，用于保存采集到的湿度，数据类型为：signed char，得到的数据仅为湿度的整数部分，小数部分自动舍弃

pvTemperature:温度变量的指针，用于保存采集到的温度，数据类型为：signed char，得到的数据仅为温度的整数部分，小数部分自动舍弃

说  明： 建议执行此函数的间隔为2秒，绝不能小1秒。若间隔时间很长，建议采集2次，以2次为准

当发生错误，即返回值为1、2或3时，应间隔2秒后重新读取数据

注  意： 因为：WinAVR默认将char 视为unsigned char 

所以：参数必须定义为signed char，-128<signed char<127，足以保存所得到的数据

原  理：详见AM2301的数据手册

*********************************************************************************/

unsigned char AM2301_CollectCharData(signed char *pvHumidity,signed char *pvTemperature)

{

int lvHumidity;

int lvTemperature;

unsigned char lvReturn=0;

lvReturn=AM2301_CollectIntData(&lvHumidity,&lvTemperature);

if(lvReturn)

return lvReturn;

*pvHumidity=lvHumidity /10;

*pvTemperature=lvTemperature/10;

return lvReturn;

}

/********************************************************************************

函数名：AM2301_CollectFloatData(float *pvHumidity,float *pvTemperature)

功  能：获得数据（湿度、温度），获得的数据保存于形参所提供的指针所指向的变量中

返回值：

0：数据校验正确；

1：数据校验错误

2：获取数据错误

3: 等待响应信号错误

参  数：

pvHumidity:   湿度变量的指针，用于保存采集到的湿度，数据类型为：float，得到的数据为完整的数据，但不要用此float数据去比较

pvTemperature:温度变量的指针，用于保存采集到的温度，数据类型为：float，得到的数据为完整的数据，但不要用此float数据去比较

说  明：建议执行此函数的间隔为2秒，绝不能小1秒。若间隔时间很长，建议采集2次，以2次为准

当发生错误，即返回值为1、2或3时，应间隔2秒后重新读取数据

原  理：详见AM2301的数据手册

*********************************************************************************/

unsigned char AM2301_CollectFloatData(float *pvHumidity,float *pvTemperature)

{

int lvHumidity;

int lvTemperature;

unsigned char lvReturn=0;

lvReturn=AM2301_CollectIntData(&lvHumidity,&lvTemperature);

if(lvReturn)

return lvReturn;

*pvHumidity=lvHumidity/10;

*pvTemperature=lvTemperature/10;

return lvReturn;

}

//////////////////////////////      函数实现（结束）    //////////////////////////////////////////////////