Posted By 陸向陽 on 5 月 8, 2015 in 單元, 感測器, 解決方案 | 2 comments

作者：陸向陽

在筆者過往的經驗中，微控制器（MCU）的課程，無論是在以前念書時的學校聽課（學校學名叫積體電路應用），或是出社會後的一些課程，似乎對基礎的說明相當少，幾乎都是快速進入實作，反正線路對了，載入範例程式後能動，老師就叫您做下一週的新實習。

筆者就這樣在學校學了 8255 I/O 擴充、8253/8254 計時器的喇叭發聲、ADC0804 類比數位轉換、DAC0800 數位類比轉換等，但其實畢業後依舊不知道 8253 的其他模式操作與提供各種模式的用意（有些用意還需要了解時空背景），若畢業專題沒有用到，也就不會深入，甚至為了趕快有成效，只要能動就好，不太需要追究箇中原理，專題一旦過關，就更放諸一邊了，這也是最近有一篇 Arduino / NXT 有害論會出現的原因。

DHT11 感測器的腳位

所以，筆者決定多談一點感測元件的技術細節，而 Arduino 實作中，多會有溫濕度的感測，並以 DHT11 感測器為多，因此想對此多一點說明。

首先各位會看到 DHT11 有 4 根接腳（大陸叫引腳），但其實只有 1、2、4 有用，第 3 支腳沒有任何用處，一般在 Datasheet 上會寫 NC（No Connection 的意思）。

1 號接腳接 Vdd（最低 3V，最高 5V，所以從 Arduino 這邊供電的話，給予 3.3V 或 5V 均可），4 號接腳接地，簡單說就是供應 DHT11 基本可運作的電力。

DHT11 是用電阻方式感應濕度，並用 NTC 方式感應溫度，DHT 內本來就有一顆 8 位元MCU，MCU 的工作就是把感測到的溫度、濕度，以數位信號方式，透過 2 號腳位傳遞出去，所以其實那顆 MCU 也內建類比轉數位功效（ADC），而溫濕度感測後的相關校準與係數，其實就燒錄在 MCU 的程式內，不過也無法更改了，因為是 OTP（One Time Program），燒寫一次就不能再更動程式內容。

由於輸出已經是數位型式，所以 2 號接腳與 Arduino 本體，即便相隔一段距離仍可正常傳遞，傳遞過程中仍有一定程度的抗雜訊能力，一般而言能有 20 公尺以上長度。

在各種細節的處理上也要非常細膩

值得注意的是，DHT11 的 Datasheet 提到，若傳輸距離太短，最好在 2 號的信號輸出線路上，加上一個 5k 歐姆的外部提升電阻，由於實務上不易找到剛好 5k 歐姆的，也可以找電阻值稍大或稍小的，例如 4.7k 歐姆。

如果長度超過 20 公尺，也建議找一個合適的提升電阻，但阻值需要再行量測，依據不同的長度，以及到達 Arduino 時的邏輯電壓準位，從而選擇合適的阻值。

另外，Datasheet 也建議在 Vdd 與接地線路間接一個 100nF 的電容，讓電源可以潔淨一點，避免雜訊影響。而剛接上電源時，要等待約 1 秒，讓 DHT11 完成各項初始、校準，才能開始使用。

當然，DHT11 也涉及它的時序（Timing）、信號準位與速度要求、協定格式等，但通常要到更細膩的開發與除錯時才會更深入探究。

進一步的，其他有些東西也會影響 DHT11，例如長時間的強烈陽光或紫外線、化學材料產生的蒸汽等，會影響 DHT11 的運作效率，而且筆者也建議傳遞信號的導線（特別指 2 號線路）最好能有良好的包覆，以確保信號品質，在野外使用也要避開露水。

如果要拿 DHT11 來正式製作產品，則需要進行焊接（不再是麵包板的實習），建議焊槍溫度不要高過攝氏 260 度，也不用接觸超過 10 秒鐘，以免焊槍的高溫把 DHT11 燒壞。

最後，其實 DHT11 是一個比較初階、平價的感測器，其實在同公司的產品中，還有更好的 DHT22 可選，若期望解析度、精準度高一點，或者是溫、濕度偵測範圍能大一點，可以考慮 DHT22。

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陸向陽

從電子科系畢業後，即以媒體人的角色繼續這段與「電子科技」的不解之緣。歷任電子技術專書作者、電子媒體記者、分析師等角色，並持續寫作不殆。近來投入Arduino、Raspberry Pi等開放硬體的研究與教程介紹。

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