硬體安裝：
參考ref.1的Figure.1 (page 5)
在pin 2的部份與RPi的GPIO 4連接，並使用一電阻與VCC相連
python程式：
1. 快速上手方式：
在RPi已經安裝好pip的狀態下，只需要額外安裝Adafruit_DHT (ref.2)
sudo pip install Adafruit_DHT
接著，在python環境中輸入：
import Adafruit_DHT as dht
sensor = dht.DHT11
gpio = 4
print( dht.read_retry(sensor, gpio) )
可以快速得到DHT11偵測到的相對濕度與溫度：
(76.0, 29.0)
在Googled結果，可以看到許多類似的maker分享，許多是從git clone Adafruit_DHT 開始，安裝Adafruit_DHT，有興趣的可以參考ref.4。
2. 透過GPIO方式：
要透過GPIO操控DHT11，基本上要了解DHT11的運作機制 (ref.1)：
RPi GPIO控制階段：
a. pin 2針腳在高電位下時，給予不少於18ms長的低電位，讓DHT11能截取到電壓變化
b. 恢復pin 2針腳回高電位
DHT11初始化階段：
c. DHT11將pin 2針腳調整為低電壓，持續80μs
d. DHT11將pin 2針腳調整為高電壓，持續80μs
DHT11訊號傳回階段：
e. DHT11會連續的將pin 2針腳，在低電壓與高電壓之間變換共40個循環；
低電位維持50μs，高電位維持26~28μs時，表示為0
低電位維持50μs，高電位維持70μs時，表示為1
f. DHT11將pin 2針腳調整為低電位50μs後，結束控制pin 2針腳電位控制
DHT11輸出的40個bits，共由5個8 bits所組成：
1~8 bits: 相對濕度整數部位
9~16 bits: 相對濕度小數部位
17~24 bits: 溫度整數部位
25~32 bits: 溫度小數部位
33~40 bits: checksum檢查碼，等於前4個數字的總和
在了解DHT11的訊號控制方式，可以寫相對應的GPIO控制來讀取訊號
import RPi.GPIO as GPIO
import time
PIN = 4
# initial GPIO
GPIO.setwarnings(False)
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.cleanup()
# step a, b
GPIO.setup(PIN, GPIO.OUT)
GPIO.output(PIN, GPIO.LOW)
time.sleep(0.0181)
GPIO.output(PIN, GPIO.HIGH)
# step c, d
GPIO.setup(PIN, GPIO.IN, GPIO.PUD_UP)
while GPIO.input(PIN) == GPIO.LOW:
continue
while GPIO.input(PIN) == GPIO.HIGH:
continue
# step e
bits = []
MAXCount = 3000
for n in range(40):
lowCount = 1
highCount = 1
while GPIO.input(PIN) == GPIO.LOW:
lowCount += 1
while GPIO.input(PIN) == GPIO.HIGH:
highCount += 1
if highCount > MAXCount:
print("missing data")
exit(1)
if lowCount < highCount:
bits.append(1)
else:
bits.append(0)
# bits to bytes
RH = 0
RHD = 0
T = 0
TD = 0
checksum = 0
for bit in bits[:8]:
RH = (RH << 1) | bit
for bit in bits[8:16]:
RHD = (RHD << 1) | bit
for bit in bits[16:24]:
T = (T << 1) | bit
for bit in bits[24:32]:
TD = (TD << 1) | bit
for bit in bits[32:40]:
checksum = (checksum << 1) | bit
# checksum
if RH+RHD+T+TD != checksum:
print("checksum error")
exit(1)
print("RH: {}%, T: {}C".format(RH+0.1*RHD, T+0.1*TD))
執行結果：
RH: 76.0%, T: 29.6C
程式下載：
https://github.com/1412chen/rpi_learning/tree/master/dht11
- dht11.py: 直接呼叫Adafruit_DHT讀取溫濕度值
- dht11_gpio_direct.py: 透過GPIO讀取溫濕度值
- dht11_gpio.py: 透過GPIO讀取溫濕度值，一次讀取完DHT11電壓變化後才解析。
討論：
1. 在寫這個document的時候，我發現到使用Adafruit_DHT跑出來的結果，不會有小數點，讓我在確認GPIO結果一直充滿疑問。我想這個應該是Adafruit_DHT故意忽略小數位輸出，DHT11本身的誤差太大(相對濕度
±5％，溫度±2°C)，描述到小數點，確實沒有太大意義。
2. 控制GPIO擷取資料，蠻容易出現missing data與checksum error的結果。
3. 相對於Adafruit_DHT是python呼叫C的GPIO控制，ref.3中的dht11是python透過GPIO對DHT11進行操作，該程式為了避免python在擷取pin 2電位過程中額外的操作的時間差導致電位資料遺失或延遲，先將所有電位資料擷取下來後再解析。這樣也許能比較穩定得到結果，我有參照這個邏輯重新撰寫，參考程式下載的dht11_gpio.py。
參考：
1.
https://www.mouser.com/ds/2/758/DHT11-Technical-Data-Sheet-Translated-Version-1143054.pdf
2.
https://github.com/adafruit/Adafruit_Python_DHT
3.
https://github.com/szazo/DHT11_Python
4.
https://kknews.cc/zh-tw/digital/ea26b4q.html
