Chapter 7. DHT11 온습도 센서와 LCD 시각화

주변의 온도와 습도를 정밀하게 측정하는 DHT11 센서를 다뤄보고, 수집된 데이터를 LCD 화면에 깔끔하게 출력하는 웨더 스테이션의 기초를 다집니다.

DHT11: VCC→3V3, Data→GP15, GND→GND. LCD는 SDA→GP8, SCL→GP9에 연결합니다.

7.1 준비물과 연결 핀

센서와 LCD를 함께 쓰는 장이므로 데이터 선과 I2C 선을 구분해서 연결합니다. LCD 주소가 다르면 Chapter 9의 I2C 스캔 코드로 주소를 먼저 확인하세요.

부품	Pico 2 W 핀	역할
DHT11 Data	`GP15`	온습도 데이터 입력
LCD SDA / SCL	`GP8` / `GP9`	I2C 화면 출력
전원 / GND	`3V3`, `GND`	공통 전원 기준

7.2 실시간 환경 모니터링 소스 코드

MicroPython의 내장 dht 라이브러리를 사용합니다. Chapter 9에서 사용한 LCD 라이브러리가 Pico에 이미 저장되어 있어야 합니다.

import machine
import dht
import time
from pico_i2c_lcd import I2cLcd

# I2C LCD 설정
i2c = machine.I2C(0, sda=machine.Pin(8), scl=machine.Pin(9), freq=400000)
lcd = I2cLcd(i2c, 0x27, 2, 16)

sensor = dht.DHT11(machine.Pin(15))

def lcd_line(row, text):
    lcd.move_to(0, row)
    lcd.putstr(text[:16].ljust(16))

def show_status(temp=None, hum=None, error=None):
    if error:
        lcd_line(0, "DHT11 Error")
        lcd_line(1, "Check wiring")
        print("센서 읽기 실패:", error)
        return

    lcd_line(0, f"Temp: {temp:>2} C")
    lcd_line(1, f"Hum : {hum:>2} %")
    print(f"온도: {temp}C, 습도: {hum}%")

print("온습도 모니터링 시스템 시작...")
lcd_line(0, "DHT11 + LCD")
lcd_line(1, "Initializing...")
time.sleep(1)

while True:
    try:
        sensor.measure()
        temp = sensor.temperature()
        hum = sensor.humidity()
        show_status(temp, hum)
    except OSError as e:
        show_status(error=e)

    # DHT11은 너무 자주 읽으면 실패하므로 2초 이상 간격을 둡니다.
    time.sleep(2)

7.3 동작 흐름

Pico는 2초마다 DHT11에 측정을 요청하고 온도와 습도 값을 읽습니다. 정상 값은 LCD 두 줄에 고정 폭으로 표시하고, 읽기 실패가 발생하면 배선 확인 메시지를 띄워 수업 중 디버깅이 쉽도록 했습니다.

💡 DHT11은 왜 다른 센서와 다르게 다루기가 까다로운가요?

HC-SR04나 가변저항과 달리, DHT11은 단일 데이터 핀(1-Wire와 유사한 독자 프로토콜)으로 온도와 습도 값을 순서대로 통신하여 전달합니다. 이 통신 타이밍은 매우 엄격해서 사람이 직접 time.sleep_us()로 구현하기 어렵기 때문에, MicroPython에 내장된 dht 모듈이 이 저수준 통신을 대신 처리해 줍니다. 그래서 우리는 sensor.measure()(측정 요청) → sensor.temperature()(온도 읽기) → sensor.humidity()(습도 읽기) 세 단계만 호출하면 됩니다.

💡 왜 2초보다 자주 측정하면 안 되나요?

DHT11 센서 자체의 하드웨어 한계로, 한 번 측정한 뒤 최소 1~2초의 회복 시간이 필요합니다. 이 간격보다 빠르게 measure()를 호출하면 통신 타이밍이 꼬여 OSError(체크섬 오류 등)가 자주 발생합니다. 코드에서 time.sleep(2)로 충분한 간격을 두는 이유입니다.

"DHT11 Error"가 계속 뜨거나 LCD에 아무것도 안 보인다면?

DHT11의 Data 핀이 GP15에 정확히 연결되었는지 확인하기
DHT11 모듈에 따라 3.3V가 아닌 5V가 필요한 경우가 있으니 모듈 사양 확인하기
측정 간격을 2초 미만으로 줄이지 않았는지 확인하기 (너무 잦은 측정은 오류의 주 원인)
LCD가 안 보인다면 I2C 주소(0x27)가 실제 모듈과 다를 수 있으니 Chapter 9의 I2C 스캔 코드로 주소를 먼저 확인하기
SDA/SCL 선이 바뀌어 연결되지 않았는지(GP8=SDA, GP9=SCL) 확인하기
pico_i2c_lcd.py와 lcd_api.py 드라이버 파일이 Pico 내부에 저장되어 있는지 확인하기

💡 DHT11 사용 팁

DHT11은 매우 저렴하고 대중적이지만, 온도는 ±2℃, 습도는 ±5% 정도의 오차가 있을 수 있습니다. 더 정밀한 프로젝트를 원하신다면 DHT22나 BME280 센서를 고려해 보세요. 코드 구조는 거의 동일합니다.

🏆 과제 해결해보기!

과제 1. 온도에 따라 경고 메시지 표시하기

측정한 온도가 28℃ 이상이면 LCD 두 번째 줄에 "Hum : xx % HOT!"처럼 경고를 표시하고, 그렇지 않으면 평소처럼 습도만 표시하는 코드를 작성해 보세요.

💻 정답 코드 보기

import machine
import dht
import time
from pico_i2c_lcd import I2cLcd

i2c = machine.I2C(0, sda=machine.Pin(8), scl=machine.Pin(9), freq=400000)
lcd = I2cLcd(i2c, 0x27, 2, 16)
sensor = dht.DHT11(machine.Pin(15))

def lcd_line(row, text):
    lcd.move_to(0, row)
    lcd.putstr(text[:16].ljust(16))

while True:
    try:
        sensor.measure()
        temp = sensor.temperature()
        hum = sensor.humidity()

        lcd_line(0, f"Temp: {temp:>2} C")
        if temp >= 28:
            lcd_line(1, f"Hum : {hum:>2}% HOT!")
        else:
            lcd_line(1, f"Hum : {hum:>2} %")

        print(f"온도: {temp}C, 습도: {hum}%")
    except OSError as e:
        lcd_line(0, "DHT11 Error")
        lcd_line(1, "Check wiring")
        print("센서 읽기 실패:", e)

    time.sleep(2)

과제 2. 최고/최저 온도 기록하기

측정을 반복하는 동안 지금까지 측정된 값 중 가장 높았던 온도와 가장 낮았던 온도를 변수에 저장해두었다가, 매 측정마다 콘솔에 "현재 / 최고 / 최저" 온도를 함께 출력하는 코드를 작성해 보세요.

💻 정답 코드 보기

import machine
import dht
import time

sensor = dht.DHT11(machine.Pin(15))

max_temp = None
min_temp = None

while True:
    try:
        sensor.measure()
        temp = sensor.temperature()
        hum = sensor.humidity()

        if max_temp is None or temp > max_temp:
            max_temp = temp
        if min_temp is None or temp < min_temp:
            min_temp = temp

        print(f"현재: {temp}C (습도 {hum}%) | 최고: {max_temp}C | 최저: {min_temp}C")
    except OSError as e:
        print("센서 읽기 실패:", e)

    time.sleep(2)

7.4 Wokwi 시뮬레이션으로 실습하기

Chapter 1의 1.8 실물 없이도 실습! Wokwi 온라인 시뮬레이터에서 소개한 대로, Wokwi를 사용하면 DHT11과 I2C LCD가 아직 없어도 브라우저에서 온습도 모니터링 회로를 미리 실습해 볼 수 있습니다.

DHT11 부품 대체 안내

Wokwi 부품 라이브러리에는 DHT11이 없고 DHT22(wokwi-dht22)만 제공됩니다. 시뮬레이션 목적으로는 DHT22 부품을 사용하되, main.py 코드에서도 dht.DHT11(...) 대신 dht.DHT22(...)로 바꿔서 붙여넣어야 정상 동작합니다. 실제 하드웨어(교실의 실물 DHT11)로 테스트할 때는 원래대로 dht.DHT11(...)을 사용하세요.

📄 diagram.json 예시 (DHT22로 대체 + I2C LCD1602)

{
  "version": 1,
  "author": "picostudy",
  "editor": "wokwi",
  "parts": [
    { "type": "wokwi-pi-pico", "id": "pico", "top": 0, "left": 0, "attrs": {} },
    { "type": "wokwi-dht22", "id": "dht1", "top": -60, "left": 200, "attrs": {} },
    { "type": "wokwi-lcd1602", "id": "lcd1", "top": 100, "left": 220, "attrs": { "pins": "i2c" } }
  ],
  "connections": [
    [ "pico:GP15", "dht1:SDA", "green", [] ],
    [ "pico:3V3",  "dht1:VCC", "red", [] ],
    [ "pico:GND",  "dht1:GND", "black", [] ],
    [ "pico:GP8",  "lcd1:SDA", "green", [] ],
    [ "pico:GP9",  "lcd1:SCL", "yellow", [] ],
    [ "pico:3V3",  "lcd1:VCC", "red", [] ],
    [ "pico:GND",  "lcd1:GND", "black", [] ]
  ]
}

아래는 Wokwi 시뮬레이션 전용으로 DHT11을 DHT22로 바꾼 예시 코드입니다. 실제 라이브러리 파일(pico_i2c_lcd.py, lcd_api.py)은 Wokwi 프로젝트의 파일 추가(+) 버튼으로 함께 업로드해야 합니다.

import machine
import dht          # 시뮬레이션 전용: DHT11 대신 DHT22 클래스 사용
import time
from pico_i2c_lcd import I2cLcd

i2c = machine.I2C(0, sda=machine.Pin(8), scl=machine.Pin(9), freq=400000)
lcd = I2cLcd(i2c, 0x27, 2, 16)

sensor = dht.DHT22(machine.Pin(15))   # 실제 하드웨어에서는 dht.DHT11(...)로 되돌리기

while True:
    try:
        sensor.measure()
        temp = sensor.temperature()
        hum = sensor.humidity()
        lcd.move_to(0, 0)
        lcd.putstr(f"Temp: {temp:>2} C".ljust(16))
        lcd.move_to(0, 1)
        lcd.putstr(f"Hum : {hum:>2} %".ljust(16))
    except OSError as e:
        print("측정 실패:", e)
    time.sleep(2)

회로와 코드를 준비했다면 화면 상단의 ▶️ (초록색 재생) 버튼을 눌러 시뮬레이션을 시작하세요. Wokwi 화면에서 DHT22 부품을 클릭하면 가상의 온도·습도 슬라이더가 나타나 값을 자유롭게 바꿔가며 LCD 출력을 확인할 수 있습니다.

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