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2.2.3 DHT-11
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Introduzione
---------------

Il sensore digitale di temperatura e umidità DHT11 è un sensore composito 
che fornisce un’uscita digitale calibrata della temperatura e dell’umidità. 
Grazie alla tecnologia dei moduli digitali dedicati e a quella del rilevamento 
di temperatura e umidità, il prodotto offre alta affidabilità e ottima stabilità.

I sensori includono un elemento umido sensibile e un sensore di temperatura NTC, 
collegati a un microcontrollore a 8 bit ad alte prestazioni.

Componenti
-------------

.. image:: img/list_2.2.3_dht-11.png


Principio di funzionamento
----------------------------

Il DHT11 è un sensore digitale di temperatura e umidità a basso costo. 
Utilizza un sensore capacitivo di umidità e un termistore per misurare 
l'aria circostante e fornisce un segnale digitale sul pin dei dati (non 
sono necessari pin di ingresso analogico).

.. image:: img/image205.png
    :width: 200

Sono disponibili solo tre pin: VCC, GND e DATA. Il processo di comunicazione 
inizia con l'invio dei segnali di avvio sulla linea DATA al DHT11; il DHT11 
riceve i segnali e invia un segnale di risposta. Il dispositivo riceve il 
segnale di risposta e inizia a ricevere 40 bit di dati (8 bit per l'umidità 
intera + 8 bit per l'umidità decimale + 8 bit per la temperatura intera + 8 bit 
per la temperatura decimale + 8 bit di checksum). Per maggiori informazioni, 
fare riferimento al datasheet del DHT11.

Schema elettrico
-------------------

.. image:: img/image326.png


Procedure sperimentali
-------------------------

**Passo 1:** Costruisci il circuito.

.. image:: img/image207.png
    :width: 800

**Passo 2:** Accedi alla cartella del codice.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/c/2.2.3/

**Passo 3:** Compila il codice.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    gcc 2.2.3_DHT.c -lwiringPi

**Passo 4:** Esegui il file eseguibile.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    sudo ./a.out

Dopo aver avviato il codice, il programma stamperà sullo schermo del 
computer la temperatura e l’umidità rilevate dal DHT11.

.. note::

    Se il programma non funziona dopo l'esecuzione o compare un messaggio 
    di errore: \"wiringPi.h: No such file or directory", fai riferimento a :ref:`faq_c_nowork`.

**Codice**

.. code-block:: c

    #include <wiringPi.h>
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <stdint.h>

    #define MAXTIMINGS 85  // Maximum number of timing transitions

    int dht11_dat[5] = {0, 0, 0, 0, 0};  // Data array to hold sensor values

    // Function to read data from DHT11 sensor
    void read_dht11_dat(int GPIOPIN)
    {
        uint8_t currState;
        uint8_t laststate = HIGH;
        uint8_t counter = 0;
        uint8_t j = 0;
        uint8_t i;
        float f; // Temperature in Fahrenheit

        // Reset data array before each read
        dht11_dat[0] = dht11_dat[1] = dht11_dat[2] = dht11_dat[3] = dht11_dat[4] = 0;

        // Pull pin down for 18 milliseconds to initiate communication
        pinMode(GPIOPIN, OUTPUT);
        digitalWrite(GPIOPIN, LOW);
        delay(18);

        // Then pull it up for 40 microseconds
        digitalWrite(GPIOPIN, HIGH);
        delayMicroseconds(40); 

        // Prepare to read the pin
        pinMode(GPIOPIN, INPUT);

        // Detect change and read data
        for (i = 0; i < MAXTIMINGS; i++) 
        {
            counter = 0;

            // Count how long each state lasts
            while (digitalRead(GPIOPIN) == laststate)
            {
                counter++;
                delayMicroseconds(2);
                if (counter == 255) 
                {
                    break;
                }
            }

            // Save the current state
            laststate = digitalRead(GPIOPIN);

            if (counter == 255) break;

            // Ignore first 3 transitions (DHT11 response signal)
            if ((i >= 4) && (i % 2 == 0)) 
            {
                // Shift bits and store data
                dht11_dat[j/8] <<= 1;
                if (counter > 16)
                {
                    dht11_dat[j/8] |= 1;
                }

                j++;
            }
        }

        // Check if we received 40 bits (5 bytes) and verify checksum
        if ((j >= 40) && (dht11_dat[4] == ((dht11_dat[0] + dht11_dat[1] + dht11_dat[2] + dht11_dat[3]) & 0xFF)) ) 
        {
            // Convert temperature to Fahrenheit
            f = dht11_dat[2] * 9.0 / 5.0 + 32;
            printf("Humidity = %d.%d %% Temperature = %d.%d °C (%.1f °F)\n",
                   dht11_dat[0], dht11_dat[1], dht11_dat[2], dht11_dat[3], f);
        }
        else
        {
            printf("Data not good, skip\n");
        }
    }

    int main (void)
    {
        printf("Raspberry Pi wiringPi DHT11 Temperature test program\n");

        // Initialize wiringPi using BCM GPIO pin numbering
        if (wiringPiSetupGpio() == -1)
        {
            exit(1);
        }

        while(1) 
        {
            // Read data from DHT11 connected to GPIO pin 17
            read_dht11_dat(17);
            delay(1000); // Wait 1 second before next read
        }

        return 0;
    }


**Spiegazione del Codice**

#. Includere Intestazioni: Il codice include le intestazioni necessarie per le funzioni wiringPi e input/output standard.

   .. code-block:: C

        #include <wiringPi.h>
        #include <stdio.h>
        #include <stdlib.h>
        #include <stdint.h>

#. Definire Costanti:

   * ``MAXTIMINGS``: Il numero massimo di transizioni di temporizzazione attese dal sensore DHT11 (85).
   
   .. code-block:: C

        #define MAXTIMINGS 85  // Numero massimo di transizioni di temporizzazione

#. Array Globale di Dati:

   * ``dht11_dat[5]``: Un array per contenere i 5 byte di dati ricevuti dal sensore DHT11.
   
   .. code-block:: C

        int dht11_dat[5] = {0, 0, 0, 0, 0};  // Array per contenere i valori del sensore

#. Funzione ``read_dht11_dat(int GPIOPIN)``: Legge i dati dal sensore DHT11 collegato al pin GPIO specificato.
   
   * Inizializzazione: Reimposta l'array ``dht11_dat`` a zero prima di ogni lettura.
   
     .. code-block:: C

        dht11_dat[0] = dht11_dat[1] = dht11_dat[2] = dht11_dat[3] = dht11_dat[4] = 0;

   * Segnale di Avvio: Imposta il pin GPIO a livello basso per almeno 18 millisecondi per segnalare al DHT11 di iniziare a inviare dati.
   
     .. code-block:: C

        pinMode(GPIOPIN, OUTPUT);
        digitalWrite(GPIOPIN, LOW);
        delay(18);  // 18 millisecondi

   * Imposta il pin GPIO a livello alto per 40 microsecondi.
   
     .. code-block:: C

        digitalWrite(GPIOPIN, HIGH);
        delayMicroseconds(40);  // 40 microsecondi

   * Imposta il pin GPIO in modalità input per leggere i dati dal sensore.
   
     .. code-block:: C

        pinMode(GPIOPIN, INPUT);

   * Ciclo di Lettura dei Dati: Il ciclo viene eseguito fino a ``MAXTIMINGS`` volte per leggere i bit dei dati.

     Ad ogni transizione (da alto a basso o da basso ad alto), misura per quanto tempo il pin rimane in ciascuno stato.

     .. code-block:: C

        for (i = 0; i < MAXTIMINGS; i++) 
        {
            counter = 0;
            while (digitalRead(GPIOPIN) == laststate)
            {
                counter++;
                delayMicroseconds(2);
                if (counter == 255) 
                {
                    break;
                }
            }
            laststate = digitalRead(GPIOPIN);
            // ... resto del ciclo
        }

   * Estrazione dei Bit di Dati: Le prime 3 transizioni vengono ignorate in quanto fanno parte della risposta iniziale del DHT11.

     Per ogni bit di dati, determina se il bit è 0 o 1 in base alla durata di permanenza del pin in stato alto.

     .. code-block:: C

        if ((i >= 4) && (i % 2 == 0)) 
        {
            dht11_dat[j/8] <<= 1;
            if (counter > 16)
            {
                dht11_dat[j/8] |= 1;
            }
            j++;
        }

   * Verifica del Checksum: Dopo aver ricevuto tutti i bit, il codice verifica il checksum per garantire l'integrità dei dati.
   
     .. code-block:: C

        if ((j >= 40) && (dht11_dat[4] == ((dht11_dat[0] + dht11_dat[1] + dht11_dat[2] + dht11_dat[3]) & 0xFF)) )

   * Se il checksum è corretto, stampa i valori di umidità e temperatura.
   
     .. code-block:: C

        f = dht11_dat[2] * 9.0 / 5.0 + 32;
        printf("Umidità = %d.%d %% Temperatura = %d.%d °C (%.1f °F)\n",
               dht11_dat[0], dht11_dat[1], dht11_dat[2], dht11_dat[3], f);

   * Se il checksum non è corretto, stampa un messaggio di errore.
   
     .. code-block:: C

        else
        {
            printf("Dati non validi, salto\n");
        }

#. Funzione Principale:

   * Stampa un messaggio di avvio.

   .. code-block:: C

        printf("Programma di test temperatura DHT11 per Raspberry Pi con wiringPi\n");

   * Inizializza wiringPi utilizzando la numerazione dei pin GPIO BCM.
   
   .. code-block:: C

        if (wiringPiSetupGpio() == -1)
        {
            exit(1);
        }

   * Entra in un ciclo infinito per leggere i dati dal sensore DHT11 ogni secondo.
     
     .. code-block:: C

        while(1) 
        {
            read_dht11_dat(17);
            delay(1000); // attende 1 secondo
        }