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.. _2.2.3_py_pi5:
2.2.3 DHT-11
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はじめに
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このレッスンでは、ラズベリーパイを使用してDHT11温湿度センサからデータを読み取る方法を学びます。センサーの設定、摂氏及び華氏での温度読み取り、湿度の取得方法について説明します。このプロジェクトでは、外部センサーの使用、リアルタイムデータの取り扱い、Pythonにおける基本的な例外処理について学ぶことができます。
必要な部品
------------------------------
このプロジェクトには以下の部品が必要です。
.. image:: ../img/list_2.2.3_dht-11.png
全体のキットを購入することは非常に便利です。こちらがリンクです:
.. list-table::
:widths: 20 20 20
:header-rows: 1
* - 名前
- このキットのアイテム数
- リンク
* - ラファエルキット
- 337
- |link_Raphael_kit|
以下のリンクから個別に購入することもできます。
.. list-table::
:widths: 30 20
:header-rows: 1
* - 部品紹介
- 購入リンク
* - :ref:`cpn_gpio_board`
- |link_gpio_board_buy|
* - :ref:`cpn_breadboard`
- |link_breadboard_buy|
* - :ref:`cpn_wires`
- |link_wires_buy|
* - :ref:`cpn_resistor`
- |link_resistor_buy|
* - :ref:`cpn_humiture_sensor`
- |link_humiture_buy|
回路図
-----------------
.. image:: ../img/image326.png
実験手順
-----------------------
**ステップ 1:** 回路を組み立てます。
.. image:: ../img/image207.png
**ステップ 2:** コードのフォルダに移動します。
.. raw:: html
.. code-block::
cd ~/raphael-kit/python-pi5
**ステップ 3:** 実行ファイルを実行します。
.. raw:: html
.. code-block::
python3 2.2.3_DHT.py
プログラムを実行すると、DHT11によって検出された温度と湿度がコンピュータ画面に表示されます。
.. warning::
エラー メッセージ ``RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address`` が表示された場合は、 :ref:`faq_soc` を参照してください。
**コード**
.. note::
下記のコードを **変更/リセット/コピー/実行/停止** することができます。ただし、その前に ``raphael-kit/python-pi5`` のようなソースコードのパスに移動する必要があります。コードを変更した後、直接実行して効果を確認できます。
.. code-block:: python
from gpiozero import OutputDevice, InputDevice
import time
class DHT11():
MAX_DELAY_COUINT = 100
BIT_1_DELAY_COUNT = 10
BITS_LEN = 40
def __init__(self, pin, pull_up=False):
self._pin = pin
self._pull_up = pull_up
def read_data(self):
bit_count = 0
delay_count = 0
bits = ""
# -------------- send start --------------
gpio = OutputDevice(self._pin)
gpio.off()
time.sleep(0.02)
gpio.close()
gpio = InputDevice(self._pin, pull_up=self._pull_up)
# -------------- wait response --------------
while gpio.value == 1:
pass
# -------------- read data --------------
while bit_count < self.BITS_LEN:
while gpio.value == 0:
pass
# st = time.time()
while gpio.value == 1:
delay_count += 1
# break
if delay_count > self.MAX_DELAY_COUINT:
break
if delay_count > self.BIT_1_DELAY_COUNT:
bits += "1"
else:
bits += "0"
delay_count = 0
bit_count += 1
# -------------- verify --------------
humidity_integer = int(bits[0:8], 2)
humidity_decimal = int(bits[8:16], 2)
temperature_integer = int(bits[16:24], 2)
temperature_decimal = int(bits[24:32], 2)
check_sum = int(bits[32:40], 2)
_sum = humidity_integer + humidity_decimal + temperature_integer + temperature_decimal
if check_sum != _sum:
humidity = 0.0
temperature = 0.0
else:
humidity = float(f'{humidity_integer}.{humidity_decimal}')
temperature = float(f'{temperature_integer}.{temperature_decimal}')
# -------------- return --------------
return humidity, temperature
if __name__ == '__main__':
dht11 = DHT11(17)
while True:
humidity, temperature = dht11.read_data()
print(f"{time.time():.3f} temperature:{temperature}°C humidity: {humidity}%")
time.sleep(2)
**コードの説明**
.. code-block:: python
def read_data(self):
bit_count = 0
delay_count = 0
bits = ""
# -------------- send start --------------
gpio = OutputDevice(self._pin)
gpio.off()
time.sleep(0.02)
gpio.close()
gpio = InputDevice(self._pin, pull_up=self._pull_up)
#...
この関数はDHT11の関数を実装するために使用される。それは検出されたデータを ``bits[]`` 配列に保存する。
DHT11は一度に40ビットのデータを点灯する。
最初の16ビットは湿度に関連し、中央の16ビットは温度に関連し、最後の8ビットは検証に使用される。
データ形式は次のとおりである：
8ビット湿度整数データ +8ビット湿度10進データ +8ビット温度整数データ + 8ビット温度10進データ + 8ビットチェックビット。
チェックビットを介して有効性が検出されると、関数は2つの結果を返す：1. エラー; 2.湿度と温度。
.. code-block:: python
_sum = humidity_integer + humidity_decimal + temperature_integer + temperature_decimal
if check_sum != _sum:
humidity = 0.0
temperature = 0.0
else:
humidity = float(f'{humidity_integer}.{humidity_decimal}')
temperature = float(f'{temperature_integer}.{temperature_decimal}')
たとえば、受信した日付が00101011（湿度整数の8ビット値）00000000（湿度10進数の8ビット値）00111100（温度整数の8ビット値）00000000（温度10進数の8ビット値）01100111（チェックビット）の場合
**計算:**
00101011+00000000+00111100+00000000=01100111.
最終結果がチェックビットデータと等しい場合、データ送信は異常である：Falseを返す。
最終結果がチェックビットデータと等しく、受信データは正しい場合、
``humidity`` と ``temperature`` が返され、「Humidity = 43％、Temperature= 60C」が出力される。