3、常用传感器详解（上）：DHT11/DHT22温湿度传感器、DS18B20温度传感器，数据手册解读与接线

好，咱们进入实战环节。前面聊了那么多理论，今天终于要上手摸传感器了。这一章我挑了两个最常用的家伙——DHT11/DHT22 和 DS18B20。说实话，这两个传感器我用了不下几百个，从早期的智能家居项目到工业环境监测，到处都有它们的身影。

你想想看，一个项目里最基础的需求是什么？无非就是知道环境温度多少、湿度如何。这两个传感器就能搞定。但怎么选、怎么接线、怎么读数据手册，这里头门道不少。我今天就把自己踩过的坑、总结的经验，一股脑倒给你。

3.1 DHT11 与 DHT22：温湿度测量的入门之选

先说说 DHT11 和 DHT22。这俩长得几乎一模一样，四个引脚，方方正正的小模块。但性能差别还挺大。

3.1.1 数据手册怎么看？

拿到一个新传感器，我习惯先翻数据手册。别怕，不用全看，抓住几个关键参数就行。

参数	DHT11	DHT22 (AM2302)
温度范围	0~50°C	-40~80°C
温度精度	±2°C	±0.5°C
湿度范围	20~90%RH	0~100%RH
湿度精度	±5%RH	±2%RH
采样周期	1秒	2秒
通信方式	单总线	单总线

看到没？DHT22 精度高、范围广，但贵一些。DHT11 便宜，精度凑合。我个人习惯：做原型验证用 DHT11，正式产品用 DHT22。为什么？因为我在一个智能花盆项目里吃过亏——DHT11 在高温高湿环境下数据飘得厉害，后来全换成 DHT22 才稳定。

3.1.2 引脚定义与接线

这两个传感器引脚定义完全一样。从正面看（有网格那面朝自己），从左到右：

1. VDD：电源正极（3.3V~5V）
2. DATA：数据线
3. NC：空脚，不用接
4. GND：电源负极

接线其实很简单：

DHT11/DHT22      Arduino/ESP32
    VDD  ----------- 3.3V 或 5V
    DATA ----------- GPIO 引脚 (比如 D4)
    GND  ----------- GND

3.1.3 通信协议简析

DHT 用的是单总线协议，但和 DS18B20 的单总线不太一样。它的时序更严格，对时间精度要求高。

基本流程是这样的：

1. 主机拉低总线至少 18ms（启动信号）
2. 主机拉高 20~40μs
3. DHT 响应：拉低 80μs，再拉高 80μs
4. 开始传输 40 位数据（16位湿度 + 16位温度 + 8位校验）

每个 bit 的传输：

• 0：拉低 50μs，拉高 26~28μs
• 1：拉低 50μs，拉高 70μs

嗯，这里要注意。用 Arduino 的 DHT 库或者 ESP32 的 DHT sensor library 可以省去自己写时序的麻烦。但我建议你至少看一遍底层代码，理解原理。我在调试一个低功耗项目时，就是因为库的时序在睡眠唤醒后不对，最后自己重写了驱动才搞定。

// Arduino 示例代码
#include <DHT.h>

#define DHTPIN 2     // 数据引脚
#define DHTTYPE DHT22   // DHT 11 或 DHT22

DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    dht.begin();
}

void loop() {
    delay(2000);  // DHT22 采样周期至少 2 秒
    
    float h = dht.readHumidity();
    float t = dht.readTemperature();
    
    if (isnan(h) || isnan(t)) {
        Serial.println("读取失败！");
        return;
    }
    
    Serial.print("湿度: ");
    Serial.print(h);
    Serial.print(" %\t");
    Serial.print("温度: ");
    Serial.print(t);
    Serial.println(" *C");
}

3.2 DS18B20：数字温度传感器的经典之作

DS18B20 是我个人非常喜欢的一个传感器。它精度高、支持多点测量、而且通信距离远。说白了，它就是温度测量领域的「老兵」，从 2000 年左右开始用到现在，依然活跃在一线。

3.2.1 数据手册关键参数

参数	DS18B20
温度范围	-55~125°C
精度	±0.5°C（-10~85°C）
分辨率	9~12 位可配置
转换时间	最大 750ms（12位）
通信方式	1-Wire（单总线）
供电方式	寄生供电或外部供电

这里有个亮点——寄生供电。什么意思？就是传感器可以从数据线上「偷」电，不需要单独的电源线。这在长距离布线时特别有用。我记得在一个温室大棚项目里，用了 20 多个 DS18B20 挂在一条总线上，只用了三根线（数据、地、电源），省了不少线材成本。

3.2.2 引脚与接线

DS18B20 有三种封装：TO-92（像三极管）、SOIC（贴片）、和封装好的不锈钢探头。最常用的是 TO-92 封装。

引脚定义（平面朝自己，引脚朝下）：

1. GND：地
2. DQ：数据线
3. VDD：电源（寄生供电时可接地）

标准接线（外部供电模式）：

DS18B20           Arduino/ESP32
    VDD  ----------- 3.3V 或 5V
    DQ   ----------- GPIO 引脚 (比如 D2)
    GND  ----------- GND

同样，DQ 引脚需要接一个 4.7kΩ 上拉电阻到 VDD。

3.2.3 多点测量：一条总线挂多个传感器

DS18B20 最大的优势就是每个芯片都有一个唯一的 64 位 ROM 编码。你可以把多个传感器并联在同一条数据线上，通过 ROM 编码来寻址。

我做过一个项目，在一条 50 米长的总线上挂了 30 个 DS18B20，用来监测冷库不同位置的温度。效果很好，就是布线要小心，线太长信号会衰减。

// Arduino 多点测量示例
#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>

#define ONE_WIRE_BUS 2

OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
DallasTemperature sensors(&oneWire);

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    sensors.begin();
    
    // 获取总线上传感器数量
    int deviceCount = sensors.getDeviceCount();
    Serial.print("发现 ");
    Serial.print(deviceCount);
    Serial.println(" 个 DS18B20");
}

void loop() {
    sensors.requestTemperatures(); // 发起温度转换
    
    for (int i = 0; i < sensors.getDeviceCount(); i++) {
        float tempC = sensors.getTempCByIndex(i);
        Serial.print("传感器 ");
        Serial.print(i);
        Serial.print(": ");
        Serial.print(tempC);
        Serial.println(" °C");
    }
    
    delay(1000);
}

3.3 两个传感器的对比与选型建议

好，咱们来总结一下。这两个传感器虽然都能测温度，但定位完全不同。

对比项	DHT11/DHT22	DS18B20
测量参数	温度 + 湿度	仅温度
温度精度	DHT11: ±2°C, DHT22: ±0.5°C	±0.5°C
多点测量	不支持（每个传感器独立引脚）	支持（一条总线挂多个）
通信距离	短（20米以内）	长（100米以上）
价格	DHT11: 极低, DHT22: 中等	中等
典型应用	室内环境监测、气象站	工业测温、冷链物流

我的建议很简单：

• 如果你需要同时测温度和湿度，选 DHT22（预算够）或 DHT11（预算紧）
• 如果你只需要测温度，或者需要多点测量，选 DS18B20
• 如果项目要求高可靠性、长距离传输，DS18B20 是更好的选择

好了，这一章的内容就到这儿。下一章我们会继续聊其他常用传感器，包括光照、气压、气体传感器等。到时候我会分享更多实战中的坑和技巧。记住，看数据手册是基本功，接线是体力活，真正考验人的是调试和排错。别怕犯错，我犯过的错比你多得多，重要的是从中学到东西。