深入解析：51单片机基础-DS18B20温度传感器

#include <reg52.h>sbit DQ = P1^7;void delay_us(unsigned int us) {while(us--) _nop_();}// DS18B20复位unsigned char ds18b20_reset() {unsigned char presence;DQ = 0;delay_us(480);     // 至少480μsDQ = 1;delay_us(60);      // 主机释放总线presence = DQ;     // 从机拉低表示存在delay_us(420);     // 等待周期结束return presence;   // 0: 存在，1: 无设备}

3.3 单总线读写函数

// 写一个字节
void ds18b20_write_byte(unsigned char dat) {
unsigned char i;
for (i = 0; i < 8; i++) {
DQ = 0;
_nop_();
DQ = dat & 0x01;   // 先写低位
delay_us(60);
DQ = 1;
dat >>= 1;
}
}
// 读一个字节
unsigned char ds18b20_read_byte() {
unsigned char i, dat = 0;
for (i = 0; i < 8; i++) {
DQ = 0;
_nop_();
DQ = 1;            // 释放总线
delay_us(2);
dat >>= 1;
if (DQ) dat |= 0x80;
delay_us(60);
}
return dat;
}

3.4 启动温度转换

void ds18b20_start_convert() {
ds18b20_reset();
ds18b20_write_byte(0xCC);  // 跳过ROM命令（单设备）
ds18b20_write_byte(0x44);  // 启动温度转换
}

3.5 读取温度值

int ds18b20_read_temperature() {
unsigned char TL, TH;
int temp;
ds18b20_reset();
ds18b20_write_byte(0xCC);  // 跳过ROM
ds18b20_write_byte(0xBE);  // 读温度寄存器
TL = ds18b20_read_byte();  // 低8位
TH = ds18b20_read_byte();  // 高8位
temp = (TH << 8) | TL;     // 合成16位数据
// 转换为实际温度（默认12位精度，0.0625°C/LSB）
if (TH & 0x80) {           // 负数（补码）
temp = ~temp + 1;
return -((temp * 625) / 10000.0);  // 转为摄氏度（保留两位小数）
}
return (temp * 625) / 10000;           // 正数
}

温度单位为0.0625°C，所以实际温度 = 读数 × 0.0625

3.6 简化温度读取（整数部分）

若只需整数温度：

unsigned char get_temp() {
int temp = ds18b20_read_temperature();
return temp / 1000;  // 返回整数部分（单位m°C）
}

3.7 主程序示例：读取并显示温度

#include <reg52.h>// 数码管段码表（共阴）unsigned char code seg_code[] = {0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F};void delay_ms(unsigned int ms) {unsigned int i, j;for (i = 0; i < ms; i++)for (j = 0; j < 125; j++);}void display_digit(unsigned char pos, unsigned char num) {P0 = seg_code[num];P2 = (P2 & 0xF0) | (0x0F & ~(1 << pos));delay_ms(1);}void main() {int temp;unsigned char t_display[4];while(1) {ds18b20_start_convert();delay_ms(750);  // 最长转换时间（12位精度）temp = ds18b20_read_temperature();  // 单位：0.001°C// 分离各位数字（假设温度0~99.9°C）t_display[0] = (temp / 1000) / 10;       // 十位t_display[1] = (temp / 1000) % 10;       // 个位t_display[2] = (temp % 1000) / 100;      // 小数第一位t_display[3] = 0x80 | seg_code[t_display[2]]; // 带小数点// 动态扫描显示unsigned char i;for (i = 0; i < 100; i++) {display_digit(0, t_display[0]);display_digit(1, t_display[1]);display_digit(2, seg_code[t_display[2]]);delay_ms(5);}}}

3.8 通过串口发送温度

void uart_send_byte(unsigned char dat) {
SBUF = dat;
while(TI == 0);
TI = 0;
}
void send_temp_serial() {
int temp = ds18b20_read_temperature();
uart_send_string("Temp: ");
if (temp < 0) {
uart_send_byte('-');
temp = -temp;
}
uart_send_byte('0' + temp / 10000);
uart_send_byte('0' + (temp / 1000) % 10);
uart_send_byte('.');
uart_send_byte('0' + (temp % 1000) / 100);
uart_send_string("°C\r\n");
}

3.9 编译与下载

Keil中创建工程；
确保DQ接P1.7，上拉电阻为4.7kΩ；
编译生成HEX；
下载至单片机；
观察数码管或串口是否显示合理温度。

若读数为85°C（默认值）：
未成功启动转换；
检查复位和写命令流程。

4. 小结

本章通过驱动DS18B20温度传感器，掌握了单总线通信与传感器数据采集技术，主要内容包括：

硬件连接：学会使用外部供电与上拉电阻；
通信时序：掌握复位、读写、存在脉冲等单总线机制；
温度解析：从16位数据提取实际温度值；
应用扩展：通过数码管或串口显示温度；
系统能力：为构建温控系统、环境监测设备奠定基础。

4.1 常见问题与解决

问题	原因	解决方法
读数85°C	未成功通信，返回默认值	检查复位和上拉电阻
读数异常	时序不准	优化`delay_us`，避免编译器优化
多设备冲突	未使用ROM匹配	单设备用`0xCC`跳过，多设备需读ROM
转换慢	精度设为12位	可设置为9位加快速度