前言

最近使用 STM32F103C8T6 做了一个温湿度监测与报警小项目。项目使用 DHT11 采集温湿度数据，使用 0.96 英寸 OLED 实时显示温度、湿度和报警状态。当温湿度超过设定范围时，红灯亮、蜂鸣器间歇报警；正常状态下绿灯亮。同时加入了按键调节阈值和错误码显示。

这个项目比较适合 STM32 入门练习，主要涉及 GPIO 输入输出、DHT11 单总线通信、OLED 显示、蜂鸣器控制、LED 状态指示、按键读取以及模块化编程。

一、项目功能

本项目实现功能如下：

• OLED 实时显示温度和湿度
• 支持温度上限、温度下限、湿度上限、湿度下限判断
• 超出阈值时红灯亮，蜂鸣器间歇报警
• 正常范围内绿灯亮，蜂鸣器关闭
• 使用两个按键调节报警阈值
• DHT11 读取异常时显示不同错误状态
• 按功能封装 DHT11、OLED、Buzzer、LED、Key 等模块

二、硬件清单

三、引脚连接

四、项目实物与接线展示

项目整体实物图

示意图：STM32F103C8T6 最小系统板居中放置，左侧通过杜邦线连接 DHT11 温湿度传感器，右侧连接 0.96 英寸 OLED 显示屏，上方为蜂鸣器与红绿 LED，下方为两个按键，整体通过面包板完成供电与信号连接。

硬件接线示意图

示意图：以 STM32F103C8T6 为核心，DHT11 的 DATA 接 PA6，OLED 的 SCL/SDA 接 PB8/PB9，蜂鸣器接 PB12，红灯 LED1 接 PA1，绿灯 LED2 接 PA2，KEY1 接 PB1，KEY2 接 PB11，所有模块共地并接入 3.3V/5V 电源。

搭建要点

• 先接电源与地线，确认 STM32 与面包板共地，避免信号电平不一致。
• DHT11 的 DATA 线尽量短，减少干扰；上拉电阻可选用 4.7kΩ 至 10kΩ。
• OLED 使用软件 I²C，SCL 与 SDA 不要接反，否则无法正常显示。
• 蜂鸣器与 LED 均为低电平触发，接线时注意正负极方向。
• 按键使用内部上拉，按下时引脚被拉低，接线时一端接 GPIO、另一端接地。
• 上电前用万用表检查电源与地之间是否短路，再下载程序。

五、DHT11 通信原理

DHT11 使用单总线通信方式，只需要一根 DATA 线完成数据传输。

读取一次数据的大致流程如下：

1. STM32 将 DATA 拉低至少 18 ms，发送起始信号。
2. STM32 拉高 DATA 20~40 µs。
3. STM32 将 DATA 引脚切换为输入模式。
4. DHT11 响应低电平约 80 µs。
5. DHT11 响应高电平约 80 µs。
6. DHT11 连续发送 40 位数据。
7. STM32 接收 5 个字节并进行校验。

DHT11 返回 5 个字节：

校验方式：

check_sum==humi_int+humi_dec+temp_int+temp_dec

• DHT11 每一位数据的判断方式：
• 每一位开始先有约 50 µs 低电平
• 高电平约 26~28us 表示 0
• 高电平约 70us 表示 1

六、工程模块划分工程按功能进行封装：

七、DHT11 驱动代码

1. 初始化与模式切换PA6 是 DHT11 的 DATA 引脚。由于 DHT11 是单总线通信，STM32 需要在输出模式和输入模式之间切换。

#include"stm32f10x.h"#include"Delay.h"voidDHT11_ModeOut(void){GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_OD;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_6;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);}voidDHT11_ModeIn(void){GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_6;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);}voidDHT11_Init(void){RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);DHT11_ModeOut();GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_6);}

这里使用开漏输出 GPIO_Mode_Out_OD，适合这种一根数据线由双方轮流控制的通信方式。

2. 发送起始信号

voidDHT11_Start(void){DHT11_ModeOut();GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_6);Delay_ms(20);GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_6);Delay_us(30);}

3. 检测 DHT11 响应

uint8_tDHT11_Check(void){uint8_tretry=0;while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_6)==SET){retry++;Delay_us(1);if(retry>100)return1;}retry=0;while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_6)==RESET){retry++;Delay_us(1);if(retry>100)return1;}retry=0;while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_6)==SET){retry++;Delay_us(1);if(retry>100)return1;}return0;}

返回值含义：
0：响应正常
1：无响应
这个函数依次等待：

• DHT11 拉低
• DHT11 拉高
• DHT11 再次拉低，进入数据发送阶段

4. 读取 1 bit 数据

uint8_tDHT11_ReadBit(void){uint8_tbit=0;while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_6)==RESET);Delay_us(35);if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_6)==RESET){bit=0;}else{bit=1;while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_6)==SET);}returnbit;}

这里的核心是延时 35us 后判断电平：

• 如果已经变低，说明高电平时间短，该位为 0
• 如果仍然是高电平，说明高电平时间长，该位为 1
  需要注意：如果读到 1，要等待高电平结束，否则下一位可能会错位，导致校验失败。

5. 读取 1 byte 数据

uint8_tDHT11_ReadByte(void){uint8_tByte=0x00;uint8_ti;for(i=0;i<8;i++){Byte=Byte<<1;Byte|=DHT11_ReadBit();}returnByte;}

DHT11 是高位先发送，所以每读一位，就将当前字节左移一位，再把新读到的 bit 放到最低位。
6. 读取完整温湿度数据

uint8_tDHT11_ReadData(uint8_t*temp,uint8_t*humi){uint8_thumi_int;uint8_thumi_dec;uint8_ttemp_int;uint8_ttemp_dec;uint8_tcheck_sum;DHT11_Start();DHT11_ModeIn();if(DHT11_Check()==1){return1;}humi_int=DHT11_ReadByte();humi_dec=DHT11_ReadByte();temp_int=DHT11_ReadByte();temp_dec=DHT11_ReadByte();check_sum=DHT11_ReadByte();if((humi_int+humi_dec+temp_int+temp_dec)!=check_sum){return2;}*temp=temp_int;*humi=humi_int;return0;}

返回值含义：

八、蜂鸣器与 LED 控制

1. 蜂鸣器控制蜂鸣器为低电平触发，因此拉低响，拉高关闭。

voidBUZZER_Init(void){RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);GPIO_InitTypeDef GPIO_INSTRUCTURE;GPIO_INSTRUCTURE.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_INSTRUCTURE.GPIO_Pin=GPIO_Pin_12;GPIO_INSTRUCTURE.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_INSTRUCTURE);GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_12);}voidBUZZER_ON(void){GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_12);}voidBUZZER_OFF(void){GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_12);}

2. LED 控制
   LED 同样采用低电平点亮。

voidLED_Init(void){RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);GPIO_InitTypeDef GPIO_INSTRUCTURE;GPIO_INSTRUCTURE.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_INSTRUCTURE.GPIO_Pin=GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2;GPIO_INSTRUCTURE.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_INSTRUCTURE);GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2);}voidLED1_ON(void){GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);}voidLED1_OFF(void){GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);}voidLED2_ON(void){GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2);}voidLED2_OFF(void){GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2);}

本项目中：
LED1 接红灯，
LED2 接绿灯。

九、按键读取按键使用内部上拉输入，按下时引脚被拉低。

voidKey_Init(void){RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);GPIO_InitTypeDef GPIO_INITSTRUCTURE;GPIO_INITSTRUCTURE.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;GPIO_INITSTRUCTURE.GPIO_Pin=GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_11;GPIO_INITSTRUCTURE.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_INITSTRUCTURE);}uint8_tKey_GetNum(void){uint8_tKeyNum=0;if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_1)==0){Delay_ms(20);while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_1)==0);Delay_ms(20);KeyNum=1;}if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_11)==0){Delay_ms(20);while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_11)==0);Delay_ms(20);KeyNum=2;}returnKeyNum;}

按键功能设计：

九、主程序逻辑主程序中设置了四个阈值：

uint8_ttemp_high=40;uint8_ttemp_low=20;uint8_thumi_high=65;uint8_thumi_low=30;

分别表示：

主函数如下：

#include"stm32f10x.h"#include"Delay.h"#include"OLED.h"#include"BUZZER.h"#include"DHT11.h"#include"LED.h"#include"KEY.h"uint8_ttemp,humi,status;uint8_ttemp_high=40;uint8_ttemp_low=20;uint8_thumi_high=65;uint8_thumi_low=30;uint8_tKeyNum;uint8_tset_item=0;voidShow_SetItem(void){if(set_item==0){OLED_ShowString(4,1,"Set TH:");OLED_ShowNum(4,8,temp_high,2);OLED_ShowString(4,10," ");}elseif(set_item==1){OLED_ShowString(4,1,"Set TL:");OLED_ShowNum(4,8,temp_low,2);OLED_ShowString(4,10," ");}elseif(set_item==2){OLED_ShowString(4,1,"Set HH:");OLED_ShowNum(4,8,humi_high,2);OLED_ShowString(4,10," ");}else{OLED_ShowString(4,1,"Set HL:");OLED_ShowNum(4,8,humi_low,2);OLED_ShowString(4,10," ");}}intmain(void){OLED_Init();BUZZER_Init();DHT11_Init();LED_Init();Key_Init();while(1){KeyNum=Key_GetNum();if(KeyNum==1){set_item++;if(set_item>3){set_item=0;}}elseif(KeyNum==2){if(set_item==0){temp_high++;}elseif(set_item==1){temp_low++;}elseif(set_item==2){humi_high++;}else{humi_low++;}}status=DHT11_ReadData(&temp,&humi);if(status==0){OLED_ShowString(1,1,"humi: % ");OLED_ShowString(2,1,"temp: C ");OLED_ShowNum(1,6,humi,2);OLED_ShowNum(2,6,temp,2);if(temp>temp_high||temp<temp_low||humi>humi_high||humi<humi_low){LED1_ON();LED2_OFF();OLED_ShowString(3,1,"Alarm: ON ");BUZZER_ON();Delay_ms(200);BUZZER_OFF();Delay_ms(200);Show_SetItem();}else{LED2_ON();LED1_OFF();BUZZER_OFF();OLED_ShowString(3,1,"Alarm: OFF ");Show_SetItem();}}elseif(status==1){BUZZER_OFF();LED1_OFF();LED2_OFF();OLED_ShowString(1,1,"NO RESPONSE ");OLED_ShowString(2,1,"Code:1 ");OLED_ShowString(3,1,"Sensor Error ");OLED_ShowString(4,1," ");}elseif(status==2){BUZZER_OFF();LED1_OFF();LED2_OFF();OLED_ShowString(1,1,"CHECKSUM ERROR ");OLED_ShowString(2,1,"Code:2 ");OLED_ShowString(3,1,"Data Error ");OLED_ShowString(4,1," ");}else{BUZZER_OFF();LED1_OFF();LED2_OFF();OLED_ShowString(1,1,"UNKNOWN ERROR ");OLED_ShowString(2,1," ");OLED_ShowString(3,1," ");OLED_ShowString(4,1," ");}Delay_ms(1000);}}

程序逻辑说明：

1. 读取按键，判断是否需要切换或修改阈值。
2. 读取 DHT11 温湿度。
3. 如果读取成功，显示温湿度。
4. 判断温湿度是否超出上下限。
5. 超限时红灯亮、蜂鸣器间歇报警。
6. 正常时绿灯亮、蜂鸣器关闭。
7. 如果 DHT11 读取失败，显示对应错误码。

十、调试过程中遇到的问题

1. DHT11 第一次检测成功，后面一直失败
   现象：复位后第一次 OLED 显示 correct，后面一直 error
   原因：
   第一次读取后，PA6 被切换成输入模式。下一次开始通信时，如果没有重新切回输出模式，STM32 就无法拉低 DATA 发送起始信号。
   解决方法：
   在DHT11_Start()函数开头加入：

DHT11_ModeOut();

2. status = 2，校验失败
   现象：
   DHT11 有响应，但是校验失败
   原因：
   读取 bit 时，如果该位是 1，35us 采样时 DATA 仍然处于高电平。如果此时直接返回，下一次读取会提前进入，导致数据错位。
   解决方法：
   读到 1 后等待高电平结束：

while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_6)==SET);

3. 蜂鸣器低于阈值后仍然响
   原因：
   GPIO 输出状态会保持上一次写入的状态。调用BUZZER_ON()后，如果后续分支没有明确调用BUZZER_OFF()，蜂鸣器会继续响。
   解决方法：
   在正常、报警、错误分支中都明确控制蜂鸣器状态。
4. OLED_Clear()放在循环中导致闪烁
   原因：
   OLED_Clear()会整屏清空，如果在主循环中频繁调用，会出现明显闪烁。
   解决方法：
   使用空格覆盖旧字符，而不是每次清屏。例如：

OLED_ShowString(1,1,"humi: % ");OLED_ShowString(2,1,"temp: C ");

总结

通过这个项目，我熟悉了 STM32F103C8T6 的 GPIO 输入输出、DHT11 单总线时序、OLED 显示、蜂鸣器控制、LED 状态指示、按键读取以及模块化编程方法。
虽然项目整体不算复杂，但它完整地包含了硬件连接、外设配置、传感器读取、数据显示、报警控制、按键调参和问题调试等过程，非常适合作为 STM32 入门阶段的综合练习项目。
后续可以继续扩展：
1、使用定时器替代阻塞延时
2、使用外部中断读取按键
3、将阈值保存到 Flash，断电不丢失
4、通过串口输出温湿度数据
5、加入 ADC 采集其他模拟传感器数据