4、读取第一个传感器（DHT11/DHT22）：DHT11时序解析、Python代码读取温湿度、数据校验与异常处理

4.1 先聊聊DHT11和DHT22的区别

很多初学者会问：DHT11和DHT22到底选哪个？

我个人习惯把DHT11叫「入门款」，DHT22叫「进阶款」。说白了，DHT11精度低一些，温度只到±2°C，湿度±5%RH。而DHT22能做到±0.5°C和±2%RH。价格上DHT11便宜几块钱，但DHT22的稳定性好不少。

我在项目中遇到过用DHT11做环境监测，结果数据跳得厉害，后来换成DHT22就稳了。如果你只是做个演示，DHT11够用。但真要采集数据做分析，我建议直接上DHT22。

参数	DHT11	DHT22
温度范围	0~50°C	-40~80°C
温度精度	±2°C	±0.5°C
湿度范围	20~90%RH	0~100%RH
湿度精度	±5%RH	±2%RH
采样周期	1秒	2秒

4.2 DHT11的时序到底怎么回事？

嗯，这里要注意。DHT11用的是单总线协议，说白了就是一根数据线既发又收。很多新手在这里翻车，因为时序要求很严格。

整个通信过程分三步：

1. 主机发起信号：你把数据线拉低至少18ms，再拉高20~40μs
2. 传感器响应：DHT11会拉低80μs，再拉高80μs，告诉你「我准备好了」
3. 数据传输：连续发送40位数据，每位数据用高低电平的时长来区分0和1

为什么会这样设计？因为单总线没有时钟线，全靠时间长短来编码。0和1的区别其实很简单：

• 数据0：低电平50μs，高电平26~28μs
• 数据1：低电平50μs，高电平70μs

你想想看，如果高电平时间短就是0，长就是1。我在调试时经常用逻辑分析仪抓波形，一眼就能看出数据对不对。

4.3 用Python读取DHT11——手写驱动

虽然市面上有现成的库，但我建议你至少手写一次。为什么？因为只有自己写过，才能真正理解时序。

下面是我常用的代码，基于树莓派的GPIO：

import RPi.GPIO as GPIO
import time

# 定义DHT11数据引脚
DHT_PIN = 4

def read_dht11():
    # 发送起始信号
    GPIO.setup(DHT_PIN, GPIO.OUT)
    GPIO.output(DHT_PIN, GPIO.LOW)
    time.sleep(0.02)  # 拉低至少18ms
    GPIO.output(DHT_PIN, GPIO.HIGH)
    time.sleep(0.00004)  # 拉高40μs
    
    # 切换为输入模式，等待响应
    GPIO.setup(DHT_PIN, GPIO.IN)
    
    # 等待传感器拉低（响应信号）
    while GPIO.input(DHT_PIN) == GPIO.HIGH:
        pass
    # 等待传感器拉高
    while GPIO.input(DHT_PIN) == GPIO.LOW:
        pass
    # 等待数据开始
    while GPIO.input(DHT_PIN) == GPIO.HIGH:
        pass
    
    # 读取40位数据
    data = []
    for i in range(40):
        # 等待低电平结束
        while GPIO.input(DHT_PIN) == GPIO.LOW:
            pass
        # 计时高电平宽度
        start = time.time()
        while GPIO.input(DHT_PIN) == GPIO.HIGH:
            pass
        end = time.time()
        duration = end - start
        # 判断0还是1
        if duration > 0.00005:
            data.append(1)
        else:
            data.append(0)
    
    # 解析数据
    humidity = data[0:8]
    humidity_dec = data[8:16]
    temperature = data[16:24]
    temperature_dec = data[24:32]
    checksum = data[32:40]
    
    # 二进制转十进制
    h = int(''.join(str(bit) for bit in humidity), 2)
    t = int(''.join(str(bit) for bit in temperature), 2)
    
    return t, h

4.4 数据校验——别被假数据骗了

DHT11的40位数据里，最后8位是校验和。校验规则很简单：前4个字节（湿度整数+湿度小数+温度整数+温度小数）相加，取低8位，应该等于校验字节。

举个例子：

• 湿度整数：0010 1101 (45)
• 湿度小数：0000 0000 (0)
• 温度整数：0001 1100 (28)
• 温度小数：0000 0000 (0)
• 校验和：0100 0101 (69)

计算：45 + 0 + 28 + 0 = 73，低8位是0100 1001 (73)。嗯？不等于69？那这组数据就是错的，直接丢弃。

我在项目中遇到过最坑的一次：校验和明明对了，但温度显示-10°C，大夏天怎么可能？后来发现是传感器老化，数据位偶尔会跳变。从那以后我加了「合理性检查」——温度在-40~80°C之外直接扔掉。

4.5 异常处理——让代码更健壮

实际项目中，DHT11经常读不到数据。原因很多：接线松动、电磁干扰、传感器损坏。你不能让程序卡死在那里。

我常用的策略是「重试机制」：

def read_dht11_safe(retries=5):
    for attempt in range(retries):
        try:
            t, h = read_dht11()
            # 合理性检查
            if -40 <= t <= 80 and 0 <= h <= 100:
                return t, h
            else:
                print(f"第{attempt+1}次：数据不合理，重试")
        except Exception as e:
            print(f"第{attempt+1}次：读取失败 - {e}")
        time.sleep(1)
    # 所有重试都失败，返回None
    return None, None

另外，每次读取之间至少要间隔1秒。DHT11的采样周期就是1秒，你读得太快它根本来不及更新数据。

4.6 本章知识体系

下面这张图帮你理清DHT11读取的完整流程：

4.7 写在最后

DHT11的读取其实不难，难的是把细节处理好。时序、校验、异常处理，这三样缺一不可。我刚开始做物联网项目时，就因为在异常处理上偷懒，结果半夜被电话叫醒——系统挂了。

嗯，记住一句话：传感器读取代码，宁可多写10行异常处理，也别少写1行。你省下的时间，迟早会加倍还回来。

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