基于STM32F103的DHT11温湿度采集与I2C OLED显示系统搭建指南

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发布时间: 2025-12-31 14:44:06 | 阅读数 0收藏数 0评论数 0
编码
DHT11
STM32
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本教程将手把手带你从零开始，使用 STM32F103 系列单片机驱动 DHT11 传感器采集温湿度数据，并通过 I2C 接口的 OLED 屏幕实时显示。内容讲解细致、原理清晰，无需深入复杂的寄存器操作，非常适合 STM32 初学者入门实践，也可作为环境监测类项目的基础开发模板。
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准备材料

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在开始项目前，请确保准备好以下硬件组件：

  1. STM32F103 最小系统板（1 块）
  2. 推荐使用 STM32F103C8T6 核心板，资源足够、价格实惠，是初学者的理想选择。
  3. DHT11 温湿度传感器模块（1 个）
  4. 采用单总线数字输出。建议选用已集成上拉电阻的版本，可省去外接电阻，简化电路连接。
  5. I2C 接口 OLED 显示屏（1 块）
  6. 建议选用常见的 0.96 英寸、分辨率为 128×64 的 OLED 屏，支持 I2C 通信，接线简单。
  7. ST-Link V2 下载器（1 个）
  8. 用于向 STM32 烧录程序，同时可为开发板提供电源（但供电能力有限，复杂场景建议外接电源）。
  9. 杜邦线若干（公对母 / 公对公）
  10. 用于连接各模块之间的信号线与电源线。
  11. 10kΩ 电阻（可选，1 个）
  12. 若所用 DHT11 模块未内置下拉电阻，可在 DATA 引脚添加一个 10kΩ 下拉电阻以增强信号稳定性（多数成品模块已包含，通常无需额外添加）。
  13. 外部直流电源（可选，5V 或 3.3V）
  14. 当系统功耗较高或 ST-Link 供电不足时，建议使用独立电源为系统稳定供电。

请提前安装并配置好以下软件工具：

  1. Keil MDK-ARM（v5 及以上）
  2. 作为主流的 ARM 开发环境，用于编写、调试和编译 STM32 工程，并生成可烧录的 .hex 或 .bin 文件。
  3. ST-Link 驱动程序（最新版）
  4. 安装后，电脑可正确识别 ST-Link 下载器，实现程序下载与在线调试功能。
  5. OLED 驱动代码（教程内提供）
  6. 本教程将包含适配 I2C 接口 OLED 的完整驱动代码，无需额外寻找第三方库，开箱即用。
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硬件接线

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DHT11：简单可靠的温湿度感知

  1. 一句话理解：一个能直接输出数字温湿度值的小模块，接一根数据线就能用。
  2. 关键参数：
  3. 温度：0~50℃（±2℃误差）
  4. 湿度：20%~90% RH（±5% 误差）
  5. 供电：3.3V 或 5V 都行，但 STM32 系统建议统一用 3.3V
  6. 通信特点：单总线协议，对时序敏感——软件需精准控制拉低/释放时间。
  7. 注意：
  8. 小数位恒为 0，实际只需读两个整数。
  9. DATA 引脚若无上拉电阻（看模块是否带），必须外接 10kΩ 到 3.3V，否则通信不稳定。

I2C OLED：两根线搞定显示

  1. 一句话理解：自发光小屏，对比度高，接 SDA/SCL 就能显示文字图形。
  2. 关键点：
  3. 分辨率：128×64
  4. 接口：I2C（常用地址 0x3C / 0x78）
  5. 供电只能是 3.3V！ 多数屏幕不耐 5V，一接就可能报废。
  6. 接线极简：VCC、GND、SDA、SCL —— 四根线全搞定。

推荐接线（STM32F103C8T6）


模块

接到STM32的引脚

说明

DHT11 VCC

3.3V

别用 5V，保持系统电平一致

DHT11 GND

GND

所有 GND 必须连在一起

DHT11 DATA

PA1

可换其他 GPIO，代码同步改即可

OLED VCC

3.3V

⚠️ 再强调：不要接 5V！

OLED GND

GND

共地是通信基础

OLED SDA

PB7

对应 I2C1_SDA

OLED SCL

PB6

对应 I2C1_SCL

ST-Link

PA13 (SWDIO)、PA14 (SWCLK)、GND、3.3V

最少四线，烧录+供电

实操提醒（避坑指南）

  1. 共地是底线：哪怕只有一处没接地，DHT11 读数乱跳、OLED 不亮都很常见。
  2. OLED 怕高电压：标“兼容 5V”的也别冒险，3.3V 最安全。
  3. DHT11 要“拉一把”：没有上拉电阻 = 信号飘忽 = 读数失败。不确定？加个 10kΩ 更稳。
  4. 杜邦线别虚插：看似插进去了，其实接触不良——这是“偶尔成功、经常失败”的头号原因。


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编写代码

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// DHT11驱动代码（dht11.h+dht11.c）
/**
* @brief 从 DHT11 传感器读取一次温湿度数据
* @note DHT11 实际测量范围：温度 0~50°C，湿度 20~90% RH（非凝结）
* 小数部分恒为 0，仅返回整数。
* @param temp: 指向存储温度值（单位：°C）的变量指针
* @param humi: 指向存储湿度值（单位：%RH）的变量指针
* @retval 0: 读取成功
* @retval 1: 通信失败（无响应、校验错误等）
*/
uint8_t dht11_read_data(uint8_t *temp, uint8_t *humi)
{
uint8_t buf[5];
dht11_reset();
if (dht11_check() != 0) {
return 1; // 未收到传感器应答
}

for (uint8_t i = 0; i < 5; i++) {
buf[i] = dht11_read_byte();
}

// 校验：前4字节之和的低8位应等于第5字节
if ((buf[0] + buf[1] + buf[2] + buf[3]) == buf[4]) {
*humi = buf[0]; // 湿度整数部分
*temp = buf[2]; // 温度整数部分
return 0;
}
return 1; // 校验失败
}

/**
* @brief 初始化 DHT11 的 GPIO 并检测传感器是否存在
* @note 通过发送复位信号并检查传感器是否返回应答脉冲
* @param 无
* @retval 0: 传感器存在且响应正常
* @retval 1: 无响应，可能未连接或损坏
*/
uint8_t dht11_init(void)
{
dht11_gpio_init();
dht11_reset();
return dht11_check(); // 0 = 正常，1 = 无应答
}

/**
* @brief 带重试机制的 DHT11 初始化，提高启动可靠性
* @note 最多重试 10 次，每次间隔 200ms（DHT11 建议读取间隔 ≥1s，此处仅用于初始化检测）
* @param 无
* @retval 0: 初始化成功（传感器已就绪）
* @retval 1: 多次尝试后仍无法检测到传感器
*/
uint8_t dht11_init_check(void)
{
uint8_t retries = 10;
while (retries-- > 0) {
if (dht11_init() == 0) {
return 0; // 成功检测到 DHT11
}
delay_ms(200);
}
return 1; // 超时，未检测到传感器
}

/**
****************************************************************************************************
* @file DHT11.h
* @author Embedded Engineer
* @version V1.0.0
* @date 2025-11-23
* @brief DHT11 温湿度传感器驱动头文件（适用于 STM32F103 系列）
****************************************************************************************************
* @attention
*
* - 本驱动基于单总线协议，使用 GPIO 模拟时序。
* - DHT11 测量范围：温度 0~50°C，湿度 20~90% RH（精度：±2°C / ±5% RH）。
* - 两次读取间隔建议 ≥1 秒，否则可能返回错误数据。
* - 实验平台：STM32F103C8T6（Blue Pill）
*
****************************************************************************************************
*/


#ifndef __DHT11_H
#define __DHT11_H

#include "main.h"

/* ==================== 用户配置区 ==================== */
/** @defgroup DHT11_GPIO_Config DHT11 引脚配置
* @{
*/
#define DHT11_DQ_GPIO_Port GPIOA
#define DHT11_DQ_Pin GPIO_PIN_1 /*!< 可根据实际接线修改 */
/** @} */

/* ==================== IO 操作宏 ==================== */
/** @brief 设置 DHT11 数据引脚为输出高/低电平 */
#define DHT11_DQ_OUT_HIGH() HAL_GPIO_WritePin(DHT11_DQ_GPIO_Port, DHT11_DQ_Pin, GPIO_PIN_SET)
#define DHT11_DQ_OUT_LOW() HAL_GPIO_WritePin(DHT11_DQ_GPIO_Port, DHT11_DQ_Pin, GPIO_PIN_RESET)

/** @brief 读取 DHT11 数据引脚电平（输入模式） */
#define DHT11_DQ_IN() HAL_GPIO_ReadPin(DHT11_DQ_GPIO_Port, DHT11_DQ_Pin)

/* ==================== 函数声明 ==================== */

/**
* @brief 带重试机制的 DHT11 初始化（最多尝试 10 次）
* @retval 0: 成功检测到传感器
* @retval 1: 初始化失败（超时或无响应）
*/
uint8_t dht11_init_check(void);

/**
* @brief 发送复位信号并检测 DHT11 是否应答
* @retval 0: 应答正常（存在 DHT11）
* @retval 1: 无应答（可能未连接或损坏）
*/
uint8_t dht11_check(void);

/**
* @brief 读取一次温湿度数据（整数部分）
* @param temp: 指向温度值（°C）的指针（范围 0~50）
* @param humi: 指向湿度值（%RH）的指针（范围 20~90）
* @retval 0: 读取成功
* @retval 1: 通信失败或校验错误
*/
uint8_t dht11_read_data(uint8_t *temp, uint8_t *humi);

#endif /* __DHT11_H */


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显示效果

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给系统上电（可通过 ST-Link 供电，或使用独立的 3.3V 电源），正常情况下 OLED 屏幕应显示如下内容：

温度: XX ℃
湿度: XX %

其中 XX 为 DHT11 实时读取的数值（例如：温度 25，湿度 50）。

测试方法：

用手指轻轻握住 DHT11 传感器模块（注意不要让汗液直接滴落或污染电路），观察屏幕数据变化。

  1. 温度会因手部热量而明显上升；
  2. 湿度也可能缓慢升高，这是由于皮肤散发的水汽被传感器感知所致。
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