【FPGA】Verilog代码实现温湿度传感器DHT11

#今天也是咸鱼的一天~

因为参加Robei 杯 是要做一个机器人，先不说这个机器人具体怎么机器法，但是和外界互通的传感器肯定少不了，通过获取外界环境数据，进行处理，然后做出各种各样的功能。

先来讲个简单的模块，温湿度传感器DHT11。

DHT11是一款价格便宜，易于使用的温度湿度测量二合一传感器。它具有超小体积、极低功耗的特点。它使用单根总线与单片机进行双向的串行数据传输，信号传输距离可达20米以上。非常适用于对精度和实时性要求不高的温湿度测量场合。
本文将以DFRobot开源硬件平台的DHT11模块和DFRduino开发板来演示，讲解DHT11的驱动和使用。
DHT11电气参数
电源电压：3~5.5V（典型值：5V）；
温度量程：0~50℃，误差 ±2℃；
湿度量程：20~90%RH，误差 ±5%RH；
采样周期：大于等于1秒/次。

这个传感器有三个脚，分别是VCC、GND、DATA。这是一个单数据口的传感器，数据口做双向传输使用，这个管脚在FPGA上要设置为inout。

DHT11使用单一总线通信，即DATA引脚和单片机连接的线。总线总是处于空闲状态和通信状态这个2个状态之间。
当单片机没有与DHT11交互时，总线处于空闲状态，在上拉电阻的作用下，处于高电平状态。
当单片机和DHT11正在通信时，总线处于通信状态，一次完整的通信过程如下：
①单片机将驱动总线的IO配置为输出模式。准备向DHT11发送数据。
②单片机将总线拉低至少18ms，以此来发送起始信号。再将总线拉高并延时20~40us，以此来代表起始信号结束。
③单片机将驱动总线的IO配置为输入模式，准备接收DHT11回传的数据。
④当DHT11检测倒单片机发送的起始信号后，就开始应答，回传采集到的传感器数据。DHT11先将总线拉低80us作为对单片机的应答（ACK），然后接着将总线拉高80us，准备回传采集到的温湿度数据。温湿度数据以固定的帧格式发送。
一帧为40个bit，而每一个bit的传输时序逻辑为：每一个bit都以50us的低电平（DHT11将总线拉低）为先导，然后紧接着DHT11拉高总线，如果这个高电平持续时间为26~28us，则代表逻辑0，如果持续70us则代表逻辑1。

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作者：Ninquelote

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