В данной статье мы рассмотрим подключение датчика температуры и влажности DHT11 к плате Raspberry Pi Pico. Мы напишем код MicroPython для взаимодействия с датчиком DHT11. Также мы будем использовать 0,96″ I2C OLED-дисплей и отобразим на нем температуру и влажность, измеренную датчиком DHT11. Кроме того, полученные данные будут отображаться в окне оболочки Python.
DHT11 — это базовый, сверхбюджетный цифровой датчик температуры и влажности. Он использует емкостный датчик влажности и термистор для измерения окружающего воздуха. Этот датчик можно легко подключить к любому микроконтроллеру, например Arduino или RP2040 Raspberry Pi Pico, для мгновенного измерения влажности и температуры. Ранее датчик DHT11 уже широко использовался во многих проектах на нашем сайте, посмотреть которые вы можете по следующей ссылке.
Если для вывода данных от датчика DHT11 вы хотите использовать веб-браузер, а не экран OLED дисплея, то можете посмотреть проект веб-сервера мониторинга температуры и влажности на Raspberry Pi Pico W и DHT11.
Необходимые компоненты
- Плата Raspberry Pi Pico (купить на AliExpress).
- Датчик температуры и влажности DHT11 (купить на AliExpress).
- Модуль OLED дисплея SSD1306 128×64 с диагональю 0.96 дюйма и интерфейсом I2C (купить на AliExpress).
- Макетная плата.
- Соединительные провода.
Реклама: ООО «АЛИБАБА.КОМ (РУ)» ИНН: 7703380158
Датчик влажности и температуры DHT11
DHT11 — это базовый, сверхбюджетный цифровой датчик температуры и влажности. Он использует емкостный датчик влажности и термистор для измерения окружающего воздуха и выдает цифровой сигнал на контакт данных (аналоговые входные контакты не требуются). Диапазон температур DHT11 составляет от 0 до 50 градусов по Цельсию с точностью 2 градуса. Диапазон измерения влажности этого датчика составляет от 20 до 80% с точностью 5%.
Датчик DHT11 имеет четыре контакта — VCC, GND, Data Pin и неподключенный контакт. Для связи между датчиком и микроконтроллером предусмотрен подтягивающий резистор сопротивлением от 5 кОм до 10 кОм.
Датчик довольно прост в использовании, но требует тщательного расчета времени для сбора данных. Единственный реальный недостаток этого датчика в том, что вы можете получать от него новые данные только каждые 2 секунды, поэтому при использовании библиотеки показания датчика могут быть устаревшими до 2 секунд. Чтобы узнать больше о датчике DHT11, вы можете проверить DHT11 Datasheet.
Схема проекта
Схема подключения датчика температуры и влажности DHT11 к плате Raspberry Pi Pico представлена на следующем рисунке.
Подключите цифровой выходной контакт DHT11 к GP28 платы Pico. Подключите контакты SCL и SDA OLED-дисплея к контактам GP9 и GP8 платы Raspberry Pi Pico. Подайте на DHT11 и OLED-дисплей напряжение 3,3 В VCC и подключите их контакты GND к контакту Pico GND.
Исходный код программы
Код для подключения датчика DHT11 к плате Raspberry Pi Pico на языке MicroPython включает в себя множество зависимостей. Нам нужно написать код MicroPython для библиотеки DHT11, а также для OLED-дисплея.
Код состоит из 3 частей:
1. SSD1306.py
2. dht.py
3. main.py
SSD1306.py
Сначала откройте новую вкладку и скопируйте следующий код. Сохраните файл под именем SSD1306.py, а затем запустите или загрузите его на плату Raspberry Pi Pico.
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 |
# MicroPython SSD1306 OLED driver, I2C and SPI interfaces from micropython import const import framebuf # register definitions SET_CONTRAST = const(0x81) SET_ENTIRE_ON = const(0xA4) SET_NORM_INV = const(0xA6) SET_DISP = const(0xAE) SET_MEM_ADDR = const(0x20) SET_COL_ADDR = const(0x21) SET_PAGE_ADDR = const(0x22) SET_DISP_START_LINE = const(0x40) SET_SEG_REMAP = const(0xA0) SET_MUX_RATIO = const(0xA8) SET_COM_OUT_DIR = const(0xC0) SET_DISP_OFFSET = const(0xD3) SET_COM_PIN_CFG = const(0xDA) SET_DISP_CLK_DIV = const(0xD5) SET_PRECHARGE = const(0xD9) SET_VCOM_DESEL = const(0xDB) SET_CHARGE_PUMP = const(0x8D) # Subclassing FrameBuffer provides support for graphics primitives # http://docs.micropython.org/en/latest/pyboard/library/framebuf.html class SSD1306(framebuf.FrameBuffer): def __init__(self, width, height, external_vcc): self.width = width self.height = height self.external_vcc = external_vcc self.pages = self.height // 8 self.buffer = bytearray(self.pages * self.width) super().__init__(self.buffer, self.width, self.height, framebuf.MONO_VLSB) self.init_display() def init_display(self): for cmd in ( SET_DISP | 0x00, # off # address setting SET_MEM_ADDR, 0x00, # horizontal # resolution and layout SET_DISP_START_LINE | 0x00, SET_SEG_REMAP | 0x01, # column addr 127 mapped to SEG0 SET_MUX_RATIO, self.height - 1, SET_COM_OUT_DIR | 0x08, # scan from COM[N] to COM0 SET_DISP_OFFSET, 0x00, SET_COM_PIN_CFG, 0x02 if self.width > 2 * self.height else 0x12, # timing and driving scheme SET_DISP_CLK_DIV, 0x80, SET_PRECHARGE, 0x22 if self.external_vcc else 0xF1, SET_VCOM_DESEL, 0x30, # 0.83*Vcc # display SET_CONTRAST, 0xFF, # maximum SET_ENTIRE_ON, # output follows RAM contents SET_NORM_INV, # not inverted # charge pump SET_CHARGE_PUMP, 0x10 if self.external_vcc else 0x14, SET_DISP | 0x01, ): # on self.write_cmd(cmd) self.fill(0) self.show() def poweroff(self): self.write_cmd(SET_DISP | 0x00) def poweron(self): self.write_cmd(SET_DISP | 0x01) def contrast(self, contrast): self.write_cmd(SET_CONTRAST) self.write_cmd(contrast) def invert(self, invert): self.write_cmd(SET_NORM_INV | (invert & 1)) def show(self): x0 = 0 x1 = self.width - 1 if self.width == 64: # displays with width of 64 pixels are shifted by 32 x0 += 32 x1 += 32 self.write_cmd(SET_COL_ADDR) self.write_cmd(x0) self.write_cmd(x1) self.write_cmd(SET_PAGE_ADDR) self.write_cmd(0) self.write_cmd(self.pages - 1) self.write_data(self.buffer) class SSD1306_I2C(SSD1306): def __init__(self, width, height, i2c, addr=0x3C, external_vcc=False): self.i2c = i2c self.addr = addr self.temp = bytearray(2) self.write_list = [b"\x40", None] # Co=0, D/C#=1 super().__init__(width, height, external_vcc) def write_cmd(self, cmd): self.temp[0] = 0x80 # Co=1, D/C#=0 self.temp[1] = cmd self.i2c.writeto(self.addr, self.temp) def write_data(self, buf): self.write_list[1] = buf self.i2c.writevto(self.addr, self.write_list) class SSD1306_SPI(SSD1306): def __init__(self, width, height, spi, dc, res, cs, external_vcc=False): self.rate = 10 * 1024 * 1024 dc.init(dc.OUT, value=0) res.init(res.OUT, value=0) cs.init(cs.OUT, value=1) self.spi = spi self.dc = dc self.res = res self.cs = cs import time self.res(1) time.sleep_ms(1) self.res(0) time.sleep_ms(10) self.res(1) super().__init__(width, height, external_vcc) def write_cmd(self, cmd): self.spi.init(baudrate=self.rate, polarity=0, phase=0) self.cs(1) self.dc(0) self.cs(0) self.spi.write(bytearray([cmd])) self.cs(1) def write_data(self, buf): self.spi.init(baudrate=self.rate, polarity=0, phase=0) self.cs(1) self.dc(1) self.cs(0) self.spi.write(buf) self.cs(1) |
dht.py
После загрузки программы SSD1306 снова откройте новую вкладку и скопируйте следующий код. Сохраните файл под именем dht.py, а затем запустите или загрузите его на плату Raspberry Pi Pico.
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 |
import array import micropython import utime from machine import Pin from micropython import const class InvalidChecksum(Exception): pass class InvalidPulseCount(Exception): pass MAX_UNCHANGED = const(100) MIN_INTERVAL_US = const(200000) HIGH_LEVEL = const(50) EXPECTED_PULSES = const(84) class DHT11: _temperature: float _humidity: float def __init__(self, pin): self._pin = pin self._last_measure = utime.ticks_us() self._temperature = -1 self._humidity = -1 def measure(self): current_ticks = utime.ticks_us() if utime.ticks_diff(current_ticks, self._last_measure) < MIN_INTERVAL_US and ( self._temperature > -1 or self._humidity > -1 ): # Less than a second since last read, which is too soon according # to the datasheet return self._send_init_signal() pulses = self._capture_pulses() buffer = self._convert_pulses_to_buffer(pulses) self._verify_checksum(buffer) self._humidity = buffer[0] + buffer[1] / 10 self._temperature = buffer[2] + buffer[3] / 10 self._last_measure = utime.ticks_us() @property def humidity(self): self.measure() return self._humidity @property def temperature(self): self.measure() return self._temperature def _send_init_signal(self): self._pin.init(Pin.OUT, Pin.PULL_DOWN) self._pin.value(1) utime.sleep_ms(50) self._pin.value(0) utime.sleep_ms(18) @micropython.native def _capture_pulses(self): pin = self._pin pin.init(Pin.IN, Pin.PULL_UP) val = 1 idx = 0 transitions = bytearray(EXPECTED_PULSES) unchanged = 0 timestamp = utime.ticks_us() while unchanged < MAX_UNCHANGED: if val != pin.value(): if idx >= EXPECTED_PULSES: raise InvalidPulseCount( "Got more than {} pulses".format(EXPECTED_PULSES) ) now = utime.ticks_us() transitions[idx] = now - timestamp timestamp = now idx += 1 val = 1 - val unchanged = 0 else: unchanged += 1 pin.init(Pin.OUT, Pin.PULL_DOWN) if idx != EXPECTED_PULSES: raise InvalidPulseCount( "Expected {} but got {} pulses".format(EXPECTED_PULSES, idx) ) return transitions[4:] def _convert_pulses_to_buffer(self, pulses): """Convert a list of 80 pulses into a 5 byte buffer The resulting 5 bytes in the buffer will be: 0: Integral relative humidity data 1: Decimal relative humidity data 2: Integral temperature data 3: Decimal temperature data 4: Checksum """ # Convert the pulses to 40 bits binary = 0 for idx in range(0, len(pulses), 2): binary = binary << 1 | int(pulses[idx] > HIGH_LEVEL) # Split into 5 bytes buffer = array.array("B") for shift in range(4, -1, -1): buffer.append(binary >> shift * 8 & 0xFF) return buffer def _verify_checksum(self, buffer): # Calculate checksum checksum = 0 for buf in buffer[0:4]: checksum += buf if checksum & 0xFF != buffer[4]: raise InvalidChecksum() |
main.py
Наконец, снова откройте новую вкладку и скопируйте следующий код для основного файла. Сохраните файл под именем main.py, а затем запустите или загрузите его на плату Raspberry Pi Pico.
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 |
from machine import Pin, I2C from ssd1306 import SSD1306_I2C import utime as time from dht import DHT11, InvalidChecksum WIDTH = 128 # oled display width HEIGHT = 64 # oled display height i2c = I2C(0, scl=Pin(9), sda=Pin(8), freq=200000) # Init I2C using pins GP8 & GP9 (default I2C0 pins) print("I2C Address : "+hex(i2c.scan()[0]).upper()) # Display device address print("I2C Configuration: "+str(i2c)) # Display I2C config oled = SSD1306_I2C(WIDTH, HEIGHT, i2c) # Init oled display while True: time.sleep(1) pin = Pin(28, Pin.OUT, Pin.PULL_DOWN) sensor = DHT11(pin) t = (sensor.temperature) h = (sensor.humidity) print("Temperature: {}".format(sensor.temperature)) print("Humidity: {}".format(sensor.humidity)) # Clear the oled display in case it has junk on it. oled.fill(0) # Add some text oled.text("Temp: ",10,10) oled.text(str(sensor.temperature),50,10) oled.text("*C",90,10) oled.text("Humi: ",10,30) oled.text(str(sensor.humidity),50,30) oled.text("%",90,30) time.sleep(1) oled.show() |
Мониторинг данных влажности и температуры
Теперь, наконец, наш проект готов, и мы можем измерять данные температуры и влажности окружающей среды. Как только main.py будет загружен, окно Shell начнет показывать значение температуры и влажности.
Аналогично OLED-дисплей также будет отображать значение температуры и влажности на своем экране. Данные обновляются и отображаются с интервалом в две секунды.
