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DHT11 或 DHT22 這兩顆感測器是我們在進行濕度感測應用時，最常使用的模組，不僅設計簡單，其規格也很符合日常生活使用，今天這篇就來試試如何利用 DHT11 與 OLED 顯示器結合，架設簡易的 ESP32 的溫濕度感測平台。

1. DHT11 溫濕度感測器介紹

要快速了解 DHT11相關的規格與操作，最快的方法當然去打開 datasheet 來查閱，不過做這個模組的廠商眾多，規格上都大同小異，JIMI哥 在網路上找了 Aosong Electronics (www.aosong.com) 公司所製作的感測器來做說明，下表為 DHT11 的基本規格：

dht11

DTH11 的操作範圍可以從 3.3V – 5.5V，也就是不管是 arduino 、microbit 或 ESP32 等都可以連接使用，最重要的規格就是使用範圍與精確度，此顆感測器可以測試 濕度 20 %-90 %＆溫度 0-50 度，精確度分別為濕度正負5％＆ 溫度正負2度，換句話說，這個就是適合量測室內環境的感測器，各位朋友在使用一些感測器時，一定要事先確定量測的條件與環境，才不會發生無法量測或不合用的情況。

在來看一下這顆感測器接法，這顆是採用單線雙向傳輸傳輸方式，標準的接法為將 DATA 線接到 MCU 即可，並透過 MCU 下達開始指令。

DHT11 感測器便會依照 Datasheet 規範傳遞出濕度與溫度的數值，下面是 MCU 控制器與 DHT11 的時序圖。

JIMI哥 簡單解釋一下整個流程：

  1. 主機發送開始訊號 （呼叫 DHT11 開始量測訊號）
  2. 主機開始等待 DHT11 回應
  3. DHT11 回應訊息
  4. DHT11 準備發送資料（Ready Status）
  5. DTH11 開始丟出資料
  6. 結束傳輸程序

其實過程大約就是上述的這幾種狀態，這邊有個重要的地方要注意，DHT11 datasheet 規範每段完整通訊流程間隔，必須超過2秒以上，也就是當在MCU下完指令後，需等候2秒以上，再下達下一次的指令，避免會有通訊異常的狀態。

至於可能有朋友好奇 DHT11的資料格式長怎樣，這部分也可以查閱 datasheet：

資料會編成 40bit 的格式，先傳出濕度（共 16bits），再傳出溫度（共 16bits），最後則是 checksum 檢查資料傳遞過程是否有發生錯誤，每種資料都會有整數部分（integral part）跟小數點部分（decimal part)，但小數部分都是會回傳0，後續我們只需要處理整數部分就好。

其實網路上有很多前輩針對 DHT11 或 DHT12 這顆感測器，教學如何撰寫底層的溝通程式，不管是 Uno、STM32 等，各位朋友如果有興趣的話，可以 google 相關的關鍵字，試著自己動手做一個，也可以更瞭解相關的知識。

2. Micropython DHT11 類別

DHT11 或 DHT22 感測器 Library 在 micropython 中也已內建，相關的用法很簡單：

import machine, dht
d11=dht.DHT11(machine.Pin(14))
d11.measure()					# start to measure
d11_temp=d11.temperature()		# return the temperature
d11_humid=d11.humidity()		# return the humidity

首先匯入 dht 與 machine 模組，並建立 dht11 的物件。

.measure() 這個方法是對 dht11 感測器下達開始量測濕度與溫度，.temperture() 會回傳溫度值（單位為攝氏度C），.humidity() (單位為濕度 ％)，只要注意每次量測的間距大於 2s，就不會發生通訊異常狀態。

3. DHT11 + OLED 顯示溫濕度值

接著來整合 DHT11 感測器與 0.96吋 OLED Display 動態顯示目前房間的溫濕度，更新的頻率設定為2秒更新一次。如果不知道 OLED 如何使用可以參考 JIMI哥之前寫的這2篇：

  1. 如果要顯示文字：208 I2C通訊界面與OLED 顯示文字TEXT
  2. 如果要顯示圖像：209 I2C通訊介面與OLED 顯示圖像IMAGE

– 電路連接

這邊 DHT11 的資料線選擇 ESP32 的 GPIO14， 連接 I2C 的腳位選用預設的硬體I2C ID1 SCL=GPIO25 SDA=GPIO26，電源選擇3.3V，完整電路連接如下：

– 完整程式碼

import machine, dht, utime,ssd1306
d11=dht.DHT11(machine.Pin(14))
hw_i2c1 = machine.I2C(1, freq=200000)        
oled096=ssd1306.SSD1306_I2C(128, 64, hw_i2c1)
oled096.fill(0) 
oled096.text('~ TEMP & HUMID ~',0,0)
oled096.text('Temp =    C',0,16)
oled096.text('Humid=    %',0,32)
oled096.show()
try:
    while 1:
        utime.sleep_ms(2000)
        d11.measure()
        oled096.fill(0)     
        oled096.text('~ TEMP & HUMID ~',0,0) 
        oled096.text('Temp = {} C'.format(d11.temperature()),0,16)
        oled096.text('Humid= {} %'.format(d11.humidity()),0,32)
        oled096.show()
        print('today temp ={}, humidity= {}'.format(d11.temperature(),d11.humidity()))
except Exception as e: print(e)

– 程式說明

import machine, dht, utime,ssd1306
d11=dht.DHT11(machine.Pin(14))
hw_i2c1 = machine.I2C(1, freq=200000)        
oled096=ssd1306.SSD1306_I2C(128, 64, hw_i2c1)

一開始先匯入 machine、dht、 utime、 ssd1306 這 4 個模組，目的是建立 GPIO、dht11、delay 、OLED的物件，d11( DHT11 物件 )使用 ESP32 GPIO14 做為資料傳輸，hw_i2c1 是 ESP32 硬體I2C id1的預設腳位物件，最後建立一個 OLED 的物件– oled096，解析度為128*64，使用 hw_i2c1 為底層I2C介面。

（此處記得要先將 ssd1306.py 這個模組上傳到 ESP32內，不然會有錯誤發生）

oled096.fill(0) 
oled096.text('~ TEMP & HUMID ~',0,0)
oled096.text('Temp =    C',0,16)
oled096.text('Humid=    %',0,32)
oled096.show()

oled096.fill(0) 將 OLED 的顯示資料清為 0 後，在畫面的第 0 行填入標題資訊，第 2 行顯示溫度欄位，第 4 行顯示濕度欄位，顯示文字 oled096.text（）刮號內數字代表基於 OLED 像素位置的 XY 座標，因為 ssd1306 模組的字大小為 8*8 像素，所以 oled096.text(‘Temp = C’,0,16) 就是在畫面第 2 行開始顯示文字（OLED 第 0 行啟始位置為 0,0，第 1 行為 0,8)，以此類推，並透過 oled096.show() 將上述資訊資訊顯示到 OLED 畫面上。

try:
    while 1:
        d11.measure()
        oled096.fill(0)     
        oled096.text('~ TEMP & HUMID ~',0,0) 
        oled096.text('Temp = {} C'.format(d11.temperature()),0,16)
        oled096.text('Humid= {} %'.format(d11.humidity()),0,32)
        oled096.show()
        print('today temp ={}, humidity= {}'.format(d11.temperature(),d11.humidity()))
        utime.sleep_ms(2000)
except Exception as e: print(e)

在 while 迴圈內，程式第 12 行開始對 DHT11 下指令進行量測溫度與濕度（d11.measure()），程式第 13 行的功能是為了避免每次溫濕度更新後，OLED 顯示數字畫面會有重疊現象，所以在每次迴圈都清除畫面一次。後續就是將溫度與濕度按照既定的位置分別在 OLED 畫面的第 0、2、4 行顯示，同時也透過 UART0 print 指令傳輸出資料進行比對。程式第 19 行為根據 DHT11 datasheet 規格，每次量測需間隔 2 秒以上，所以這邊 delay 設定為2000ms。最後如在整個通訊過程中如有發生異常，像 i2c 或 dht11 Timeout 的話，ESP32 將會輸出錯誤 Exception 訊息並停止。

4. 總結

DHT11 的各種相關實驗在網路上都可以搜尋到很多資料，這篇主要就是講解在 micropython 平台上，DHT11使用與 0.96吋 OLED 顯示器的基本整合，當然 ESP32 的強項就是物聯網應用，將溫濕度資料上傳到像 Thingspeak 這類的雲端收集平台也是容易的，下次 JIMI 哥就來分享如何利用 MQTT 通訊協定上傳資料的內容吧！請大家持續關注囉！

今天的內容就到這邊，如果有遇到什麼問題，歡迎在下面留言或寫信與我討論！～

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