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树莓派感知温度和湿度，详细记录树莓派使用DHT22传感器

  • 机械狮 发布于 2021-03-21
  • 分类：树莓派
  • 阅读(5950)
  • 评论(1)

在本篇树莓派使用DHT22湿度传感器感知湿度变化的教程中，我详细记录了如何将DHT22传感器连接到树莓派，以及如何使用Python从传感器读取数据，欢迎阅读斧正。

Raspberry-Pi-Humidity-Sensor-DHT22-Thumbnail-WM.jpg

DHT22是一款多功能、低成本的湿度传感器，它还可以测量一个区域的温度。

这款传感器的数据传输距离相对较长，可以让传感器通过电线传输数据，最远距离可达20米。

DHT22还内置了模拟信号和数字信号转换器，该转换器使得将传感器连接到树莓派上变得更加容易，因为不需要添加额外的芯片。

DHT11和DHT22传感器最大的缺点是它们的测量速度比较慢传感器。DHT11的采样率为每秒一次，DHT22的采样率为每2秒一次。

也可以将DHT22与Arduino一起使用，如果你想使用Arduino板，一定要查看该教程。

虽然本教程只讲了怎样将DHT22连接到树莓Pi，但也适用于DHT11和AM2302湿度传感器，因为它们都使用相同的引脚。

设备清单

以下是将DHT22湿度传感器连接到树莓派所需的所有设备，点击链接直达优惠购买。

建议

可选

树莓派湿度传感器硬件设置

在本节教程中，我将展示如何将DHT22湿度传感器连接到树莓派。

DHT22是一个数字传感器，它与Raspberry Pi的连接非常简单。单个数据引脚能够直接连接到Raspberry Pi的GPIO引脚。

DHT22引脚

为了方便组装湿度传感器电路，这里提供了DHT22传感器的引脚。

这张图应该可以帮助你找出Raspberry Pi上每个引脚的位置。

  • 引脚1为VCC（电源）。
  • 引脚2为DATA（数据信号）。
  • 引脚3为NULL（不要连接）。
  • 引脚4为GND（接地）。

DHT22-Temperature-Sensor-with-numbering.png

树莓派连接DHT22电路

在这里，包含了几种方法，来构建树莓派湿度传感器电路。

可以依靠我下面的两张图来了解哪些引脚需要接什么，或者使用下面的书面步骤。

  • 在DHT22的引脚1和引脚2之间放置一个10k电阻。
  • 将DHT22的1号针脚连接到Pi的物理针脚1（3v3）。
  • 将DHT22的2号引脚连接到Pi的物理引脚7(GPIO4)。
  • 将DHT22的4号引脚连接到Pi的物理引脚6(GND)。

Raspberry-Pi-Humidity-Sensor-DHT22-Wiring-Schematic.png

Raspberry-Pi-Humidity-Sensor-DHT22-GPIO-Pins.png

配置Raspberry Pi与湿度传感器交互

1. 在开始为Raspberry Pi湿度传感器编程之前，首先确保Raspberry Pi上有最新的更新。

可以运行以下两个命令来更新包列表和安装包。

sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade

2. 现在软件包列表已经更新，需要安装python 3和pip，使用这两个包来与湿度传感器进行交互。

运行以下命令安装python3-dev和python3-pip。

sudo apt-get install python3-dev python3-pip

3. 在安装DHT库之前，应该先运行下面的命令，以确保有最新版本的setuptools、wheel和pip python包。

sudo python3 -m pip install --upgrade pip setuptools wheel

4. 现在使用pip安装Adafruit的DHT库到Raspberry Pi上。

使用这个Python库与DHT22湿度/温度传感器进行交互。

该库还支持DHT11和AM2302湿度/温度传感器。

运行以下命令将DHT库安装到Raspberry Pi上。

sudo pip3 install Adafruit_DHT

为Raspberry Pi湿度传感器编程

1. 现在已经将Adafruit DHT库安装到Raspberry Pi上，现在可以使用它来编程了。

首先，必须制作一个Python脚本，在其中存储所有的代码。要开始编写这个文件，可以在Raspberry Pi中输入以下命令。

nano ~/humidity.py

2. 在这个文件中，需要输入以下几行代码。边走边解释代码的含义。

import Adafruit_DHT

这一行导入在上一节用pip得到的 “Adafruit_DHT “库。

使用这个库来与DHT22传感器对话和交互。这个库让可以很容易地用几行python代码从传感器中获取温度和湿度。

DHT_SENSOR = Adafruit_DHT.DHT22

在这一行，为传感器定义一个常数，用于DHT库。Adafruit DHT库有三种选择，可以根据使用的传感器来选择。

在本教程中，使用的是DHT22，所以将 “DHT_SENSOR “常量定义为 “Adafruit_DHT.DHT22″。

如果遵循本指南，但使用的是DHT11或AM2302，可以分别使用 “Adafruit_DHT.DH11 “或 “Adafruit_DHT_AM2302″。

DHT_PIN = 4

接下来，定义一个名为 “DHT_PIN “的常量，这是用来存储DHT22插入树莓派上的GPIO引脚的数量。

使用的数字是指GPIO引脚的BCM编号。在教程中，这意味着需要使用数字 “4”，因为要利用GPIO4引脚进行数据连接。

如果使用了不同的GPIO引脚，请相应地更新这个数字。

while True:
    humidity, temperature = Adafruit_DHT.read_retry(DHT_SENSOR, DHT_PIN)

接下来，使用 “while TRUE: “代码启动一个无限循环。这个循环将持续运行，直到杀死Python脚本。

在每个循环的开始，利用Adafruit DHT库从DHT22传感器中获取湿度和温度，同时指定我们的DHT_SENSOR和DHT_PIN常数。

read_retry “函数将不断尝试从湿度传感器中获取数据。

    if humidity is not None and temperature is not None:
        print("Temp={0:0.1f}*C  Humidity={1:0.1f}%".format(temperature, humidity))
    else:
        print("Failed to retrieve data from humidity sensor")

最后，检查DHT库返回的数据。

如果 “humidity“或 “temperature “变量为 “None”，就返回一条消息，告诉最终用户未能从湿度传感器中检索到数据。

如果这两个变量中都有值，就会打印出一条消息，向终端用户显示刚刚从湿度传感器中获取的温度和湿度。

3. 完整的代码如下。

import Adafruit_DHT

DHT_SENSOR = Adafruit_DHT.DHT22
DHT_PIN = 4

while True:
    humidity, temperature = Adafruit_DHT.read_retry(DHT_SENSOR, DHT_PIN)

    if humidity is not None and temperature is not None:
        print("Temp={0:0.1f}*C  Humidity={1:0.1f}%".format(temperature, humidity))
    else:
        print("Failed to retrieve data from humidity sensor")

4. 都写好后，就可以按CTRL + X，然后按Y，再按ENTER键保存文件。

5. 现在脚本已经保存，运行它看看。

可以执行以下命令来运行这个脚本。

python3 ~/humidity.py

6. 从这个命令，应该开始看到像我下面的结果。温度和湿度应该通过命令行显示。

Temp=25.6*C  Humidity=51.8%
Temp=25.2*C  Humidity=45.4%
Temp=25.1*C  Humidity=45.4%
Temp=25.0*C  Humidity=45.3%

7. 在本教程的下一节，我们将向您展示如何修改这个脚本，使其将数据记录到一个文件中。该文件将能够被Microsoft Excel或Google Spreadsheets等程序读取。

记录树莓派湿度传感器的数据

1. 重新创建一个脚本，这个脚本将与之前的脚本有些相似，但做了一些改动，以便写到一个文件。

首先运行以下命令开始编写新脚本。

nano ~/humidity_logger.py

2. 在该文件中输入以下几行。

import os
import time
import Adafruit_DHT

这里，导入 “os “和 “time “库添，使用 “os “库，就可以在向CSV文件写入之前检查它是否存在。

使用 “时间 “库，就可以用当前的日期和时间对每一行新的记录进行时间戳。

DHT_SENSOR = Adafruit_DHT.DHT22
DHT_PIN = 4

这两行字没有什么区别，保持之前的样子。

try:
    f = open('/home/pi/humidity.csv', 'a+')
    if os.stat('/home/pi/humidity.csv').st_size == 0:
            f.write('Date,Time,Temperature,Humidity\r\n')
except:
    pass

在这里，将所有的东西都包裹在try语句中，来捕捉错误。

打开一个”/home/pi/humidity.csv “文件的句柄，并应用 “a+”标签。a+标签意味着任何写入文件的数据都将被追加到文件的最后。

接下来，使用 “os “库来查看是否曾经向这个文件写入过。如果大小返回为0，就给文件写一行初始行。这一行将包含我们的列头，这样你就可以更容易理解数据。

while True:
    humidity, temperature = Adafruit_DHT.read_retry(DHT_SENSOR, DHT_PIN)

这里又有了while循环。利用DHT库再次读取DHT22湿度传感器的数据。

这个功能将把从传感器读取的数据存储到我们的 “湿度 “和 “温度 “变量中。

    if humidity is not None and temperature is not None:
        f.write('{0},{1},{2:0.1f}*C,{3:0.1f}%\r\n'.format(time.strftime('%m/%d/%y'), time.strftime('%H:%M'), temperature, humidity))  
    else:
        print("Failed to retrieve data from humidity sensor")

    time.sleep(30)

对这部分代码最大的改变是，不把温度和湿度打印到控制台，而是把它写到 “humidity.csv “文件中。通过使用之前打开的文件句柄来实现。

将写入文件的文本格式化，同时包括当前日期、当前时间、格式化的温度和湿度。

在循环结束时，让脚本睡眠30秒，如果想让它睡眠时间更长或轮询更频繁，那就修改这个数字。

3. 完整的代码如下。

import os
import time
import Adafruit_DHT

DHT_SENSOR = Adafruit_DHT.DHT22
DHT_PIN = 4

try:
    f = open('/home/pi/humidity.csv', 'a+')
    if os.stat('/home/pi/humidity.csv').st_size == 0:
            f.write('Date,Time,Temperature,Humidity\r\n')
except:
    pass

while True:
    humidity, temperature = Adafruit_DHT.read_retry(DHT_SENSOR, DHT_PIN)

    if humidity is not None and temperature is not None:
        f.write('{0},{1},{2:0.1f}*C,{3:0.1f}%\r\n'.format(time.strftime('%m/%d/%y'), time.strftime('%H:%M'), temperature, humidity))
    else:
        print("Failed to retrieve data from humidity sensor")

    time.sleep(30)

4. 完成后，按CTRL + X，然后按Y，再按ENTER键保存文件。

5. 运行脚本，测试一下效果。

python3 ~/humidity_logger.py

6. 退出脚本后，现在应该看到 “humidity.csv “文件，以查看你在一段时间内记录的所有结果。

如果运行下面的命令，应该看到文件的内容。

nano ~/humidity.csv

7. 以下是应该在这个文件中看到的内容的一个例子。

Date,Time,Temperature,Humidity
05/04/19,05:47,22.3*C,50.6%
05/04/19,05:48,22.2*C,50.4%
05/04/19,05:48,22.2*C,50.6%
05/04/19,05:49,22.2*C,50.4%
05/04/19,05:49,22.2*C,50.4%
05/04/19,05:50,22.2*C,50.3%
05/04/19,05:50,22.2*C,50.3%
05/04/19,05:51,22.2*C,50.2%

确认文件被成功写入，终于完成了对Raspberry Pi湿度传感器的编程。

如果需要一个防水温度传感器，那么一定要看看DS18B20温度传感器教程，这里有详尽的使用方法。

希望你一些顺利，收集的湿度和温度没有问题。如果你有什么问题，请在下面留言。

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作者：机械狮

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1 评论

9+9=

  1. xffish

    这个库作者已经声明废弃了，作者声明现在换“adafruit-circuitpython-dht”，参考网址“https://learn.adafruit.com/dht-humidity-sensing-on-raspberry-pi-with-gdocs-logging/python-setup”

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