AVR單片機操作AM2301（即DHT21）

 

am2301爲國產的溫溼度傳感器，價格便宜，適合對精度要求不是很高的場合。

一、am2301數據手冊

二、頭文件

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

文件：am2301.h

作者：wxxujian

用途：溫溼度傳感器AM2301（又名：DHT21）的驅動程序

MCU： AVR Mega16 晶振：8MHz

編譯器：WinAVR2010

版本：1.0（創建日期：2010-7-27） 能正常顯示溼度，僅能顯示正溫度

  1.1（修改日期：2010-7-28） 能正常顯示溼度和溫度（正、負溫度均可）

日期：2010-7-27

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

 

#include <avr/io.h>

 

#ifndef AM2301_H

#define AM2301_H

 

//////////////////////////////   宏定義（須根據實際情況而修改）  ///////////////////////////////

 

//功能：定義與AM2301的數據位相連的單片機的端口及數據位

//注意：這些宏須隨着實際的硬件電路情況而修改

 

#define AM2301_DATA_DDR DDRD

#define AM2301_DATA_PORT PORTD

#define AM2301_DATA_PIN PIND

#define AM2301_DATA_BIT PD2

 

//////////////////////////////   宏定義（結束）  ///////////////////////////////

 

 

//////////////////////////////      函數聲明    //////////////////////////////////////////////////

//說明：共3個函數，分別是：

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

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

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

//詳細內容如下：

 

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

函數名： AM2301_CollectIntData(int *pvHumidity,int *pvTemperature)

功  能： 獲得數據（溼度、溫度），獲得的數據保存於形參所提供的指針所指向的變量中

返回值：

0：數據校驗正確；

1：數據校驗錯誤

2：獲取數據錯誤

3: 等待響應信號錯誤

參  數：

pvHumidity:   溼度變量的指針，用於保存採集到的溼度，數據類型爲：int，此數據未經任何處理

pvTemperature:溫度變量的指針，用於保存採集到的溫度，數據類型爲：int，此數據未經任何處理

 

 

說  明： 建議執行此函數的間隔爲2秒，絕不能小1秒。若間隔時間很長，建議採集2次，以2次爲準

    當發生錯誤，即返回值爲1、2或3時，應間隔2秒後重新讀取數據

注  意： 因爲：WinAVR默認將char 視爲unsigned char 

所以：參數必須定義爲signed char，-128<signed char<127，足以保存所得到的數據

原  理：詳見AM2301的數據手冊

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

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

 

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

函數名：AM2301_CollectCharData(int *pvHumidity,int *pvTemperature)

功  能：獲得數據（溼度、溫度），獲得的數據保存於形參所提供的指針所指向的變量中

返回值：

0：數據校驗正確；

1：數據校驗錯誤

2：獲取數據錯誤

3: 等待響應信號錯誤

參  數：

pvHumidity:   溼度變量的指針，用於保存採集到的溼度，數據類型爲：signed char，得到的數據僅爲溼度的整數部分，小數部分自動捨棄

pvTemperature:溫度變量的指針，用於保存採集到的溫度，數據類型爲：signed char，得到的數據僅爲溫度的整數部分，小數部分自動捨棄

 

 

說  明： 建議執行此函數的間隔爲2秒，絕不能小1秒。若間隔時間很長，建議採集2次，以2次爲準

當發生錯誤，即返回值爲1、2或3時，應間隔2秒後重新讀取數據

注  意： 因爲：WinAVR默認將char 視爲unsigned char 

所以：參數必須定義爲signed char，-128<signed char<127，足以保存所得到的數據

原  理：詳見AM2301的數據手冊

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

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

 

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

函數名： AM2301_CollectFloatData(float *pvHumidity,float *pvTemperature)

功  能： 獲得數據（溼度、溫度），獲得的數據保存於形參所提供的指針所指向的變量中

返回值：

0：數據校驗正確；

1：數據校驗錯誤

2：獲取數據錯誤

3: 等待響應信號錯誤

參  數：

pvHumidity:   溼度變量的指針，用於保存採集到的溼度，數據類型爲：float，得到的數據爲完整的數據，但不要用此float數據去比較

pvTemperature:溫度變量的指針，用於保存採集到的溫度，數據類型爲：float，得到的數據爲完整的數據，但不要用此float數據去比較

 

 

說  明： 建議執行此函數的間隔爲2秒，絕不能小1秒。若間隔時間很長，建議採集2次，以2次爲準

當發生錯誤，即返回值爲1、2或3時，應間隔2秒後重新讀取數據

原  理：詳見AM2301的數據手冊

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

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

 

//////////////////////////////      函數聲明（結束）    //////////////////////////////////////////////////

 

#endif

三、實現文件

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

文件：am2301.c

作者：wxxujian

用途：溫溼度傳感器AM2301（又名：DHT21）的驅動程序

MCU： AVR Mega16 晶振：8MHz

編譯器：WinAVR2010

版本：1.0（創建日期：2010-7-27） 能正常顯示溼度，僅能顯示正溫度

  1.1（修改日期：2010-7-28） 能正常顯示溼度和溫度（正、負溫度均可）

日期：2010-7-27

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

#include "am2301.h"

#include <util/delay.h>

#include "common.h"

#include "display.h"

//////////////////////////////   宏定義（函數樣式）   ///////////////////////////////////////////

//功能：操作與am2301的數據位相連的單片機端口與相應位，包括：輸入、輸出、置1和清0

//注意：這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)

//////////////////////////////   宏定義（結束）   ///////////////////////////////////////////

//////////////////////////////      函數實現    //////////////////////////////////////////////////

//說明：共4個函數，分別是：

// AM2301_ReadByte(unsigned char *pvData)

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

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

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

//詳細內容如下：

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

函數名：AM2301_ReadByte(unsigned char *pvData)

功  能：讀取1個字節的數據

返回值：0：成功；2：讀數據錯誤

參  數：pvData:所讀取的數據

條  件：與am2301的數據位相連的單片機端口爲“輸入模式”

注  意:此函數爲輔助函數，僅供本文件使用，外部無法訪問

原  理：數據是從高位往低位依次讀取，讀得數據的順序爲：溼度高位+溼度低位+溫度高位+溫度低位+校驗位

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

unsigned char AM2301_ReadByte(unsigned char *pvData)

{

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

for(lvI=0;lvI<8;lvI++) //循環8次，得到1個字節（含8個數據位）的數據

{

lvCount=1;

while( ! TestDataBit()  && lvCount>0 ) //判斷叢機是否發來50us的低電平信號，若超時返回2

lvCount++;

if(lvCount==0)

return 2;

_delay_us(35); //延時35us

//判斷數據是0或1

lvBit=0;

if(TestDataBit())

lvBit=1;

lvCount=1;

while( TestDataBit()  && lvCount>0 ) //判斷叢機是否發來26-28us的高電平信號，若超時返回2

lvCount++;

if(lvCount==0)

return 2;

//把得到的每一位數據保存於pvData中

*pvData<<=1;

*pvData|=lvBit;

}

return lvReturn;

}

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

函數名：AM2301_CollectIntData(int *pvHumidity,int *pvTemperature)

功  能：獲得數據（溼度、溫度），獲得的數據保存於形參所提供的指針所指向的變量中

返回值：

0：數據校驗正確；

1：數據校驗錯誤

2：獲取數據錯誤

3: 等待響應信號錯誤

參  數：

pvHumidity:   溼度變量的指針，用於保存採集到的溼度，數據類型爲：int，此數據未經任何處理

pvTemperature:溫度變量的指針，用於保存採集到的溫度，數據類型爲：int，此數據未經任何處理

說  明： 建議執行此函數的間隔爲2秒，絕不能小1秒。若間隔時間很長，建議採集2次，以2次爲準

當發生錯誤，即返回值爲1、2或3時，應間隔2秒後重新讀取數據

注  意： 因爲：WinAVR默認將char 視爲unsigned char 

所以：參數必須定義爲signed char，-128<signed char<127，足以保存所得到的數據

原  理：詳見AM2301的數據手冊

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

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

{

unsigned char lvReturn=3,lvCount;

unsigned int  lvTemp16;

int lvTemp;

unsigned char lvHumidityHigh; //溼度高位

unsigned char lvHumidityLow; //溼度低位

unsigned char lvTemperatureHigh; //溫度高位

unsigned char lvTemperatureLow; //溫度低位

unsigned char lvCheck; //校驗位

//主機的操作

SetDataBitOutput();

ClearDataBit(); //拉低總線

_delay_us(600); //持續至少500us，現取600us

SetDataBit(); //釋放總線

//主機檢測叢機

SetDataBitInput();

_delay_us(40+5); //應延時20-40us

if(! TestDataBit())

{

lvCount=1;

while( ! TestDataBit() && lvCount >0) //判斷叢機是否發送了80us的高電平信號

lvCount++;

if(lvCount==0)

return 3;

lvCount=1;

while( TestDataBit() && lvCount >0) //判斷叢機是否發送了80us的高電平信號

lvCount++;

if(lvCount==0)return 3;

if(AM2301_ReadByte(&lvHumidityHigh)) //獲得溼度高位

return 2;

if(AM2301_ReadByte(&lvHumidityLow)) //獲得溼度高位

return 2;

if(AM2301_ReadByte(&lvTemperatureHigh)) //獲得溼度高位

return 2;

if(AM2301_ReadByte(&lvTemperatureLow)) //獲得溼度高位

return 2;

if(AM2301_ReadByte(&lvCheck)) //獲得溼度高位

return 2;

lvCount=lvHumidityHigh+lvHumidityLow+lvTemperatureHigh+lvTemperatureLow; //計算溼度高位+溼度低位+溫度高位+溫度低位的和

if(lvCount==lvCheck) //數據校驗，若正確則獲得正確的溼度和溫度，並返回1

{

//lvTemperatureHigh |=0x80;

//把溼度的高位和地位組合，得到完整的溼度

lvTemp16=lvHumidityHigh;

lvTemp16 <<=8;

lvTemp16 |= lvHumidityLow;

*pvHumidity=lvTemp16;

//把溫度的高位和地位組合，得到完整的溫度

lvTemp16=lvTemperatureHigh;

lvTemp16 <<=8;

lvTemp16 |= lvTemperatureLow;

if(lvTemp16 & 0x8000) //如果溫度是負值，則轉化

{

lvTemp16 &=0x7FFF;

lvTemp=0-lvTemp16;

*pvTemperature=lvTemp;

}

else

*pvTemperature=lvTemp16;

lvReturn=0; //執行到此處，說明無任何錯誤

}

else //數據校驗，若錯誤，則返回1

lvReturn=1;

}

return lvReturn;

}

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

函數名：AM2301_CollectCharData(signed char *pvHumidity,signed char *pvTemperature)

功  能：獲得數據（溼度、溫度），獲得的數據保存於形參所提供的指針所指向的變量中

返回值：

0：數據校驗正確；

1：數據校驗錯誤

2：獲取數據錯誤

3: 等待響應信號錯誤

參  數：

pvHumidity:   溼度變量的指針，用於保存採集到的溼度，數據類型爲：signed char，得到的數據僅爲溼度的整數部分，小數部分自動捨棄

pvTemperature:溫度變量的指針，用於保存採集到的溫度，數據類型爲：signed char，得到的數據僅爲溫度的整數部分，小數部分自動捨棄

說  明： 建議執行此函數的間隔爲2秒，絕不能小1秒。若間隔時間很長，建議採集2次，以2次爲準

當發生錯誤，即返回值爲1、2或3時，應間隔2秒後重新讀取數據

注  意： 因爲：WinAVR默認將char 視爲unsigned char 

所以：參數必須定義爲signed char，-128<signed char<127，足以保存所得到的數據

原  理：詳見AM2301的數據手冊

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

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;

}

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

函數名：AM2301_CollectFloatData(float *pvHumidity,float *pvTemperature)

功  能：獲得數據（溼度、溫度），獲得的數據保存於形參所提供的指針所指向的變量中

返回值：

0：數據校驗正確；

1：數據校驗錯誤

2：獲取數據錯誤

3: 等待響應信號錯誤

參  數：

pvHumidity:   溼度變量的指針，用於保存採集到的溼度，數據類型爲：float，得到的數據爲完整的數據，但不要用此float數據去比較

pvTemperature:溫度變量的指針，用於保存採集到的溫度，數據類型爲：float，得到的數據爲完整的數據，但不要用此float數據去比較

說  明：建議執行此函數的間隔爲2秒，絕不能小1秒。若間隔時間很長，建議採集2次，以2次爲準

當發生錯誤，即返回值爲1、2或3時，應間隔2秒後重新讀取數據

原  理：詳見AM2301的數據手冊

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

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;

}

//////////////////////////////      函數實現（結束）    //////////////////////////////////////////////////