简介：这是一份面向嵌入式与物联网初学者的STM32实战工程，基于HAL库实现DHT11温湿度采集与OLED实时显示，适合想打通传感器驱动与显示交互的开发者练手。压缩包共193个文件，约6.9MB，以h头文件、c源文件、o目标文件、crf编译中间文件为主，另含ioc配置、uvprojx与uvoptx工程文件、hex烧录固件及map、lst等编译产物，完整保留了从源码到可执行文件的工程结构。资源围绕单总线时序读取40位温湿度数据、I2C驱动SSD1306显示等核心环节展开，读者可据此理解HAL库外设初始化、GPIO与I2C配置、数据解析及异常处理思路，并直接编译烧录验证效果。目前已有772人学习下载，适合作为课程设计、毕业设计或物联网入门项目的参考模板。
1. 从一根数据线到屏幕数字：这套 DHT11+OLED 方案到底能跑多快
如果你手头正捏着一块 STM32 最小系统板、一个蓝色 DHT11 模块和一块 0.96 寸 OLED，却卡在“时序对不上、屏幕不亮、读出来全是 255”的阶段，那这套基于 HAL 库的 DHT11 温湿度采集加 OLED 显示方案就是冲着你来的。它解决的不是“物联网”三个字听起来那么宏大的问题，而是一个具体到引脚和微秒的落地问题：用单根 GPIO 把温湿度读回来，再通过 I2C 把数字推到屏幕上，全程不占用额外定时器资源，也不依赖外部中断。适合刚接触 HAL 库、想找一个能直接编译下载、现象肉眼可见的入门级综合练习的人。我见过太多人卡在 DHT11 的 40 位数据解析上，也见过 OLED 初始化顺序写反导致整屏无反应的翻车现场，这套东西的价值就在于把这两个坑都填了，让你把注意力放在“为什么这样写能跑通”上，而不是在玄学里反复烧录。
2. DHT11 单总线时序拆解：为什么 HAL 库下必须自己数微秒
2.1 单总线不是标准协议，别指望硬件外设替你干活
DHT11 用的是单根数据线完成双向通信，主机拉低至少 18ms 作为起始信号，然后释放总线，等待传感器响应。传感器会先拉低 80 微秒、再拉高 80 微秒表示“我在”，接着连续输出 40 位数据，每一位以 50 微秒低电平开始，高电平持续时间决定是 0 还是 1——26 到 28 微秒是高电平为 0，70 微秒左右为 1。问题来了：STM32 的 HAL 库并没有为这种自定义单总线协议提供现成外设，你只能用 GPIO 配合微秒级延时手动翻转电平。常见做法是把数据引脚配置成开漏输出加外部上拉，或者直接在推挽输出和浮空输入之间来回切换。我一般会在 GPIO 初始化时先把引脚设成输出模式并拉高，读的时候再切成输入，读完立刻切回输出，避免总线悬空时被干扰。
2.2 微秒延时用 DWT 还是定时器，选错了误差能到 30%
HAL 库自带的 HAL_Delay 最小分辨率是毫秒，根本不够用。网上流传的 for 循环空跳延时在编译器优化等级变化时直接失效，这是血泪经验。靠谱的做法有两种：一是启用 DWT 周期计数器，用 CPU 主频算微秒；二是拿一个基本定时器，预分频到 1MHz 后读计数值。我倾向于 DWT，因为它不占用任何外设，初始化就三行代码。下面这段是核心的微秒延时和引脚方向切换逻辑，直接抄进你的工程就能用：
// 启用 DWT 做微秒延时，放在 main 初始化靠前位置 CoreDebug->DEMCR |= CoreDebug_DEMCR_TRCENA_Msk; DWT->CYCCNT = 0; DWT->CTRL |= DWT_CTRL_CYCCNTENA_Msk; // 微秒级延时，注意 SystemCoreClock 要和你实际主频一致 void DHT11_DelayUs(uint32_t us) { uint32_t start = DWT->CYCCNT; uint32_t ticks = us * (SystemCoreClock / 1000000); while ((DWT->CYCCNT - start) < ticks); } // 切换引脚方向：0 输出，1 输入 void DHT11_SetPinDir(uint8_t isInput) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0}; GPIO_InitStruct.Pin = DHT11_PIN; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; GPIO_InitStruct.Mode = isInput ? GPIO_MODE_INPUT : GPIO_MODE_OUTPUT_PP; HAL_GPIO_Init(DHT11_PORT, &GPIO_InitStruct); }逻辑说明很直白：DWT 的 CYCCNT 每个 CPU 周期加一，用主频换算出微秒对应的周期数，然后死等。参数上唯一要盯的是 SystemCoreClock，如果你用的是 HSE 倍频到 72MHz 或 168MHz，这个变量在 SystemClock_Config 之后会自动更新，但如果你在时钟配置前就调用延时，算出来的 ticks 会偏小，读出来的数据全是 0。引脚方向切换之所以要重新调用 HAL_GPIO_Init，是因为 HAL 库没有提供单独改方向的函数，只能整组重配，好在只影响一个引脚，开销可以接受。
2.3 读 40 位数据的完整流程与超时兜底
起始信号拉低 18ms 后释放，接着等传感器响应。这里必须加超时判断，否则传感器没接好或者线太长导致信号畸变时，程序会死在 while 循环里。我一般给每个等待阶段设 100 微秒超时，超时就返回错误码。40 位数据分 5 个字节：湿度整数、湿度小数、温度整数、温度小数、校验和。校验和等于前四个字节相加取低八位。下面是对应的读取函数骨架：
uint8_t DHT11_Read(float *temp, float *humi) { uint8_t buf[5] = {0}; uint8_t i, j; // 主机起始信号 DHT11_SetPinDir(0); HAL_GPIO_WritePin(DHT11_PORT, DHT11_PIN, GPIO_PIN_RESET); HAL_Delay(20); // 至少 18ms，给 20ms 留余量 HAL_GPIO_WritePin(DHT11_PORT, DHT11_PIN, GPIO_PIN_SET); DHT11_DelayUs(30); DHT11_SetPinDir(1); // 等待传感器响应低电平，超时 100us uint32_t t = 0; while (HAL_GPIO_ReadPin(DHT11_PORT, DHT11_PIN) == GPIO_PIN_SET) { if (++t > 100) return 1; DHT11_DelayUs(1); } t = 0; while (HAL_GPIO_ReadPin(DHT11_PORT, DHT11_PIN) == GPIO_PIN_RESET) { if (++t > 100) return 2; DHT11_DelayUs(1); } // 读取 40 位 for (i = 0; i < 5; i++) { for (j = 0; j < 8; j++) { t = 0; while (HAL_GPIO_ReadPin(DHT11_PORT, DHT11_PIN) == GPIO_PIN_RESET) { if (++t > 100) return 3; DHT11_DelayUs(1); } DHT11_DelayUs(40); // 跳过 26-28us 的 0 高电平，等 40us 后采样 buf[i] <<= 1; if (HAL_GPIO_ReadPin(DHT11_PORT, DHT11_PIN) == GPIO_PIN_SET) buf[i] |= 1; t = 0; while (HAL_GPIO_ReadPin(DHT11_PORT, DHT11_PIN) == GPIO_PIN_SET) { if (++t > 100) return 4; DHT11_DelayUs(1); } } } if (buf[4] != (uint8_t)(buf[0] + buf[1] + buf[2] + buf[3])) return 5; *humi = buf[0] + buf[1] * 0.1f; *temp = buf[2] + buf[3] * 0.1f; return 0; }参数上唯一需要根据你的主频调整的是 DHT11_DelayUs 里的 SystemCoreClock，以及超时阈值 100 这个数。如果你用 8MHz 内部时钟跑，100 微秒超时可能太紧，建议放到 200。采样点选在 40 微秒后，是因为 0 的高电平只有 26 到 28 微秒，40 微秒时已经变低，而 1 的高电平有 70 微秒，40 微秒时还是高，这样区分最稳。校验失败返回 5，调用方看到这个码就知道是数据错了，重读一次通常能过。
3. OLED 显示驱动移植：I2C 地址和显存刷新顺序别搞反
3.1 0.96 寸 OLED 的 I2C 地址到底是 0x78 还是 0x3C
市面上常见的 0.96 寸 OLED 模块，驱动芯片多为 SSD1306，I2C 从机地址有 0x78 和 0x7A 两种写法，这是 8 位地址格式。换算成 HAL 库用的 7 位地址就是 0x3C 和 0x3D。如果你用 HAL_I2C_Master_Transmit 发数据，第二个参数要填 0x3C 左移一位后的值，也就是 0x78。很多人直接填 0x3C 发现没反应，就是这里搞混了。我一般会在初始化前先发一个空命令探测，如果 HAL_I2C_IsDeviceReady 返回 HAL_OK，说明地址对了。下面这段是 SSD1306 的初始化命令序列，按顺序发就行：
// SSD1306 初始化命令表，通过 I2C 发送 static const uint8_t ssd1306_init_cmds[] = { 0xAE, 0x20, 0x10, 0xB0, 0xC8, 0x00, 0x10, 0x40, 0x81, 0xFF, 0xA1, 0xA6, 0xA8, 0x3F, 0xA4, 0xD3, 0x00, 0xD5, 0xF0, 0xD9, 0x22, 0xDA, 0x12, 0xDB, 0x20, 0x8D, 0x14, 0xAF }; void OLED_Init(void) { HAL_Delay(100); for (uint8_t i = 0; i < sizeof(ssd1306_init_cmds); i++) { uint8_t buf[2] = {0x00, ssd1306_init_cmds[i]}; // 0x00 表示命令 HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, 0x78, buf, 2, 100); } OLED_Clear(); }逻辑上，每个命令前要加一个控制字节 0x00 表示后面跟的是命令，写显存数据时控制字节是 0x40。参数里 0x78 就是 7 位地址 0x3C 左移一位的结果。如果你模块背面电阻跳线不同，地址可能是 0x7A，对应 7 位 0x3D，改一下就行。初始化里 0xAE 是关显示，0xAF 是开显示，中间那一串是时钟、复用率、对比度、扫描方向等配置，照抄即可，不用逐条背。
3.2 显存刷新：先写页地址再写列地址，顺序反了花屏
SSD1306 的显存按页组织，128x64 分 8 页，每页 128 列。写数据前要先设页地址和列地址，再连续写 128 个字节。顺序必须是先设页再设列，反过来会花屏或者只显示半屏。我一般把显存数组定义成 8 页乘 128 列，刷新时逐页发送。下面这个函数把整个显存刷到屏幕：
uint8_t OLED_GRAM[8][128]; void OLED_Refresh(void) { for (uint8_t page = 0; page < 8; page++) { // 设置页地址 uint8_t cmd[3] = {0x00, 0xB0 + page, 0x00}; HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, 0x78, cmd, 2, 100); cmd[1] = 0x10; // 列地址高四位 HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, 0x78, cmd, 2, 100); // 发送该页 128 字节显存，控制字节 0x40 uint8_t buf[129]; buf[0] = 0x40; for (uint8_t col = 0; col < 128; col++) buf[col + 1] = OLED_GRAM[page][col]; HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, 0x78, buf, 129, 200); } }参数说明：0xB0 加页号是页地址命令，0x00 和 0x10 分别是列地址低四位和高四位，合起来定位到第 0 列。控制字节 0x40 告诉 SSD1306 后面是显存数据。每次传输 129 字节是因为 I2C 一帧最多发这么多，再多要分包。如果你屏幕是 128x32 的，页数改成 4 就行。刷新频率不用太高，200ms 一次肉眼看着就很流畅，太频繁反而占 I2C 带宽。
3.3 把温湿度数字画到屏幕上：字库和坐标换算
显示数字需要字库，常见做法是用 PC 端取模软件生成 8x16 或 16x16 的点阵数组。我一般把 0 到 9 和一个小数点做成一个二维数组，每个字符 16 字节，对应 8x16 像素。显示时先算出字符在显存里的页和列，再把字节按位或进去。下面是一个显示两位整数加一位小数的函数片段：
// 8x16 数字字库，每个数字 16 字节，高位在前 const uint8_t Font8x16[11][16] = { /* 0-9 和小数点的点阵数据 */ }; void OLED_ShowTemp(float temp) { uint8_t intPart = (uint8_t)temp; uint8_t decPart = (uint8_t)((temp - intPart) * 10); uint8_t x = 0; OLED_ShowChar(x, 0, intPart / 10 + '0'); OLED_ShowChar(x + 8, 0, intPart % 10 + '0'); OLED_ShowChar(x + 16, 0, '.'); OLED_ShowChar(x + 24, 0, decPart + '0'); OLED_Refresh(); }坐标换算上，x 是列，范围 0 到 127，y 是页，范围 0 到 7。每个 8x16 字符占一页高、8 列宽，所以下一个字符 x 加 8。字库数据可以用取模软件生成，设置成“阴码、逐列式、顺向”，和上面显存数组的排列方式对上就行。如果显示出来是乱码，先检查取模软件的选项是不是和代码里的移位方向一致，这是最常见的翻车点。
4. 避坑与排查：读出来全是 255 或者屏幕不亮时先看这几条
4.1 现象：湿度温度恒定 255 或 0，校验和永远不对
原因通常是微秒延时不准。如果你用 HAL_Delay 或者空循环，编译器优化等级一变，延时直接偏几倍，采样点全错。解决方法是换 DWT 或定时器，并且确认 SystemCoreClock 的值和实际主频一致。另一个原因是引脚方向切换后没有留够释放时间，传感器还没拉低你就开始读了。我一般会在释放总线后加 30 微秒延时再切输入，给传感器反应时间。
4.2 现象：OLED 整屏不亮，但 I2C 扫描能扫到地址
先查初始化命令里 0xAF 有没有发出去，这是开显示命令，漏了就一直黑屏。再查对比度命令 0x81 后面的参数是不是 0xFF，有些模块默认对比度很低，看起来像没亮。如果都对了还不亮，拿万用表量一下 VCC 和 GND，有些模块需要 3.3V 和 5V 都接，只接一路供电不足。我遇到过一块模块背面有个电阻没焊，导致复位脚一直拉低，这种只能换模块。
4.3 现象：屏幕亮但显示花屏、半屏或者滚动
先看页地址和列地址的设置顺序，必须是先页后列。再看显存数组的列方向，SSD1306 默认列地址从 0 到 127 递增，但有些模块的扫描方向被硬件改成反向，需要在初始化里改 0xA1 和 0xC8 这两个命令。花屏还有一种可能是 I2C 速率太高，100kHz 稳，400kHz 在长杜邦线上容易出错，把时钟降下来试试。
4.4 现象：读几次之后程序卡死，看门狗复位
这是超时没加够。DHT11 在电源波动或者线太长时，响应信号可能超过 100 微秒，你的 while 循环一直等，看门狗就复位了。把每个等待阶段的超时阈值从 100 加到 200 或者 300，并且在返回错误后让调用方延时 1 秒再重试，不要连续猛读。DHT11 本身采样率就低，1Hz 最稳，读太快内部会来不及转换。
4.5 现象：温度值跳变好几度，湿度偶尔超过 100%
电源噪声是主因。DHT11 对供电敏感，和 OLED 共用一路 3.3V 时，OLED 刷新瞬间的电流波动会干扰传感器。常见做法是在 DHT11 的 VCC 和 GND 之间并一个 100nF 电容，位置尽量靠近传感器引脚。软件上可以在读之前先关 OLED 显示，读完再开，牺牲一点刷新率换稳定。如果还跳，把数据线缩短到 20 厘米以内，杜邦线换成排线。
5. 进阶技巧：把数据打包成整型传输，顺带解决浮点显示的精度问题
浮点数在单片机上显示和传输都别扭，我后来习惯把温湿度放大 10 倍存成 int16_t，比如 23.5 度存成 235，湿度 56% 存成 560。这样校验和计算、串口发送、屏幕显示全用整数，省掉浮点运算库，代码体积小一圈。显示的时候再拆成整数和小数两位，用取模和除法还原。下面这个转换和显示的组合函数，我每次做类似项目都直接复制：
// 把 DHT11 读到的浮点转成放大 10 倍的整数 int16_t temp_x10 = (int16_t)(temp * 10 + 0.5f); int16_t humi_x10 = (int16_t)(humi * 10 + 0.5f); // 显示整数部分和小数部分，避免浮点格式化 void OLED_ShowInt10(int16_t val, uint8_t x, uint8_t page) { uint8_t neg = 0; if (val < 0) { neg = 1; val = -val; } uint8_t intPart = val / 10; uint8_t decPart = val % 10; if (neg) OLED_ShowChar(x, page, '-'); OLED_ShowChar(x + 8, page, intPart / 10 + '0'); OLED_ShowChar(x + 16, page, intPart % 10 + '0'); OLED_ShowChar(x + 24, page, '.'); OLED_ShowChar(x + 32, page, decPart + '0'); }加 0.5 再取整是为了四舍五入，不然 23.49 会显示成 23.4，看着别扭。负温度处理也简单，先记符号再取绝对值。这套整数方案还有一个好处：如果你后面要加串口上传或者无线模块，直接发两个 int16_t 就行，不用再折腾浮点字节序。我一般会在主循环里每 2 秒读一次传感器，刷新一次屏幕，同时把整数通过串口打印出来，方便对照。从那以后我每次做带传感器的显示项目，都强制先把数据转成整数再进显示层，浮点只在最外层算一次，省得后面到处改。希望帮到你。
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