树莓派读取DHT11分析

1万 · 2021-12-15 22:08

本帖最后由 tobot 于 2021-12-15 22:12 编辑

#申请原创# @21小跑堂

在物联网时代，用的最多的是啥？传感器。

相信大家都入手过不少传感器，DHT11作为一款比较常用的温湿度传感器，估计没有人会说没听过，不会用，最近我带儿子玩树莓派的时候发现了一个问题，那就是网上使用树莓派读取DHT11的python代码同质化太严重，而且说是给树莓派使用的，但实际上每段代码只适合少许型号的树莓派使用。例如：

这段代码在树莓派3b上工作的不错，但是在树莓派4b上就完全不能用了，读出的结果为255（全1）。

对照Datasheet我们很容易分析出原因，考虑申请原创，这里就不大段抄文了，简单说一下原理，在读取数据的时候，如果有一个较长时间的持续高电平，读取此位为1，否则就是0。如下：

根据手册来说：“0”的高电位持续时间是26~28us，“1”的高电位持续时间是70us。在上面的代码中，是以循环是否超过8次作为该位0、1的区分，这是树莓派3b中比较适合的数字了（相信也是反复试验出来的）。

但因为不同树莓派的SoC主频不同，显然如果换一款树莓派（比如树莓派4b）这个数值肯定是需要根据实际修改的，将其循环次数k记录下来：

[7, 8, 8, 25, 25, 8, 8, 9, 8, 8, 8, 9, 8, 8, 9, 8, 8, 8, 8, 26, 26, 8, 8, 9, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 8, 9, 8, 8, 24, 24, 8, 8, 8, 8]

从数值上来看7、8、9应该是0，24、25、26应该是1，那么直接把刚才的代码第25行改成if k<15:再尝试，根据传感器的要求，每次读取时间间隔超过1s，多次读取，发现大多数时候读取的结果是正确的，但也有错得比较离谱的情况：

这是为什么呢？

其实原因很简单，树莓派的SoC工作频率并不固定，因此循环周期也是不同的，以树莓派4b为例，它的频率可以在600MHz~1500MHz间变化。

这样，每次循环所用的时间肯定是有比较大差异的。

如果不用循环，直接读取两次时间差值是否可行呢？

经过验证，是可以的，使用time.time.time_ns()函数就行。但有个小小问题，python的效率比较低，在树莓派上，即使原始值是“0”（只有不到30us），经过两次调用这个函数并且做差值运算以后，花费的时间依然超过了70us。当然这并不是什么大问题，我们直接尝试将两次调用的时间相减（实测大概是50us），作为基础数值加到30us中，因此将上述循环计数改成时间计数：

在一定程度上可以抵御树莓派主频自动变化造成读数错误的风险。

实测，依然有一定出错概率。因此最合适的方案就是，多读几次，把校验错误和明显不符合常识的数值（比如湿度大于100）丢弃，这样结果相对准确。

代码很简单，这里就不献丑了，仅提出一个思路，请大家自行展开尝试。