2、传感器数据采集基础：温湿度传感器（DHT22）原理、树莓派GPIO引脚介绍、Python的GPIO库安装

好，咱们正式开始动手了。

这一章，我会带你搞定最核心的一环——怎么让树莓派跟温湿度传感器 DHT22 对上话。说白了，就是让硬件开口说话，把环境里的温度和湿度数据，老老实实交到咱们的 Python 程序手里。

我个人习惯，做任何项目前，先把硬件的脾气摸透。不然代码写得再漂亮，线接错了也是白搭。你想想看，是不是这个理？

2.1 DHT22 传感器的工作原理

DHT22 这玩意儿，在物联网圈子里算是老熟人了。它比它的小弟 DHT11 精度高不少，温度误差 ±0.5°C，湿度误差 ±2% RH，对于咱们的温室监控来说，绰绰有余。

它内部其实挺有意思的：

• 一个电容式湿度感应元件
• 一个 NTC 热敏电阻（测温度用的）
• 一个 8 位单片机，负责把模拟信号转成数字信号

它跟树莓派通信，用的是单总线协议。什么叫单总线？就是只用一根数据线，既发命令又收数据。我刚开始接触时觉得挺神奇，后来发现其实挺折腾的——时序要求特别严。

2.2 树莓派 GPIO 引脚介绍

树莓派的 GPIO（通用输入输出引脚），就是它的「触手」。咱们得知道哪根针是干什么的。

以树莓派 4B 为例，40 个引脚排得密密麻麻。但别慌，咱们只用其中几个：

引脚编号（物理）	BCM 编号	功能	咱们用在哪
1	3.3V	电源正极	给 DHT22 供电
6	GND	电源地	接地
7	GPIO 4	通用输入输出	接 DHT22 数据线

这里有个小知识点：BCM 编号 vs 物理编号。物理编号就是引脚在板子上的位置，BCM 编号是 Broadcom 芯片内部定义的。写代码时，我习惯用 BCM 编号，因为更直观。比如 GPIO 4，就是物理引脚 7。

2.3 Python 的 GPIO 库安装

要让 Python 控制 GPIO，得装个库。目前最主流的有两个：RPi.GPIO 和 gpiozero。我个人更推荐 RPi.GPIO，因为它更底层，控制更精细。不过 gpiozero 封装得更好，适合快速开发。

咱们这次用 RPi.GPIO，因为后面要自己写时序，它更灵活。

安装步骤：

1. 打开树莓派的终端（或者 SSH 连上去）
2. 先更新一下包列表：sudo apt update
3. 安装 RPi.GPIO：sudo apt install python3-rpi.gpio

装完之后，可以验证一下：

python3 -c "import RPi.GPIO as GPIO; print('GPIO 库安装成功！')"

如果没报错，就说明装好了。

2.4 接线与初步测试

好了，理论讲完了，咱们来点实际的。接线其实很简单：

• DHT22 的 VCC 脚 → 树莓派物理引脚 1（3.3V）
• DHT22 的 GND 脚 → 树莓派物理引脚 6（GND）
• DHT22 的 DATA 脚 → 树莓派物理引脚 7（GPIO 4）

注意，DHT22 的数据脚和 VCC 之间，最好接一个 4.7kΩ 的上拉电阻。我刚开始做的时候没接，结果数据死活读不出来。后来查资料才知道，单总线协议需要上拉电阻来保证空闲时电平稳定。

接好线后，写个简单的测试脚本：

import RPi.GPIO as GPIO
import time

# 设置 GPIO 模式
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(4, GPIO.IN)

# 读取数据（这里只是演示引脚是否正常）
try:
    while True:
        value = GPIO.input(4)
        print(f"引脚状态: {value}")
        time.sleep(1)
except KeyboardInterrupt:
    GPIO.cleanup()

这个脚本只是看看引脚能不能读到电平变化。如果 DHT22 没发数据，引脚应该是高电平（1）。如果读到 0，说明接线可能有问题。

下一章，咱们会真正开始写代码，把 DHT22 的数据读出来。到时候你会发现，理解了原理，写代码其实就是把时序翻译成 Python 而已。别急，一步步来。