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简介：面向51单片机开发者的DS18B20温度传感器源码项目，适合单片机入门学习者以及正在做温控类课程设计、电子竞赛或小项目的读者参考。资源采用C语言编写，压缩包中共4个文件，包含2个C源文件、1个头文件和1个可直接烧录的hex固件，压缩包大小仅6KB，结构十分精简；源码覆盖DS18B20初始化、单总线读写时序、温度转换、数据输出等关键环节，主程序与底层驱动分离，模块化较好，既可整体烧录验证硬件连接，也方便将温度获取部分独立移植到其他工程，对理解51单片机与传感器交互很有帮助。代码中的函数划分清晰，注释到位，能帮助初学者避开DS18B20读写时序中的常见坑点，缩短调试时间。目前已有9028人学习下载，对于需要快速实现温度采集、入门单总线通信或复用代码的学习者而言，是一份轻量且实用的参考资料。

1. 51单片机读取DS18B20温度传感器代码的核心在时序

拿到一块DS18B20，三根线接好，程序烧进去，串口助手打印出来的全是0xFF；换成另一份例程，读数又常驻85.0。这两个现象几乎是每个做51单片机温度采集的人都会撞上的坎，根因不在传感器本身，而在单总线（1-Wire）的时序没有对上。DS18B20是数字输出，直接给出12位分辨率、最小0.0625℃的温度数据，不需要像NTC热敏电阻那样做查表或曲线拟合；代价是数据线和时钟共用一根DQ线，复位、写位、读位都有严格的微秒级窗口。51单片机GPIO速度不高，反而适合驱动这类低速器件，难点是把每个延时段写准。这篇不绕弯：先把时序参数拆开讲，再给一份能直接编译的C代码，最后拆掉最常见的那几个故障现象。适合准备做课程设计或温控风扇项目的读者，也适合在Proteus里调仿真却始终读不到温度的工程师。

2. DS18B20时序详解：初始化、写时序与读时序的15个关键参数

2.1 单总线协议与51单片机的时序匹配

DS18B20由Dallas Semiconductor定义1-Wire单总线协议，所有数据交换都在一根DQ线上完成。51单片机上没有硬件单总线控制器，必须用普通GPIO模拟，但这门手艺正好落在51的舒适区：单总线要求的时隙最短1us，最长120us，而11.0592MHz晶振下STC89C52一个机器周期约1.085us，GPIO翻转速度和协议要求在一个数量级。

模拟单总线通信有一个先决条件：51的P1、P2、P3口是准双向IO，读外部电平前必须先向引脚写1，否则读到的可能被内部锁存器拉低。DS18B20的复位、写1、读时隙流程里主机本来就要释放总线（拉高DQ），所以代码里不会出现“先写1再读”这种额外节奏，直接按协议时序走就行。

2.2 复位脉冲与存在应答检测

每一次完整通信都以复位开始。主机把DQ拉低480us到960us，然后释放；DS18B20检测到上升沿后，等待15us到60us，主动将DQ拉低60us到240us，这段低电平就是存在应答脉冲（Presence Pulse）。主机在释放总线后60us左右采样，读到低电平说明器件在线。

复位时序里有三个参数不能写错：拉低时间不能短于480us，否则传感器可能还没反应过来你就松手了；释放后的采样点不能太早，要落在DS18B20拉低存在应答的时间窗内；整个复位周期结束后DQ必须恢复高电平，再留出至少1us恢复时间，才能发下一条命令。

2.3 写0与写1的时隙拆分

写时序把每个位拆成一个写时隙（Write Time Slot），时隙整体长度60us到120us。写0和写1的区别在于低电平持续时间：

写0时，主机把DQ从拉低一直保持60us到120us，期间不释放，再从低拉到高完成一个时隙。写1时，主机只把DQ拉低1us到15us，然后立刻释放，靠外部上拉电阻把总线拉回高电平，保持到时隙结束。

DS18B20在写时隙开始后的15us到60us窗口内对DQ采样。这条规则有一个反直觉的推论：写1时拉低时间一旦超过15us，传感器会把“1”误判成“0”。很多人写代码时习惯用一个统一的延时函数，结果写1的拉低时间被拖到30us以上，读数就乱了。

2.4 读时隙与15us采样窗口

读时隙的细节更考验代码功力。主机先把DQ拉低至少1us，然后释放，DS18B20检测到这个起始沿后，如果当前位是0，它会主动把总线拉低60us到120us；如果当前位是1，它不动作，总线被上拉电阻维持在高电平。

关键的采样窗口在起始沿之后的15us以内。主机释放总线后，如果等超过15us才去读DQ，无论传感器给出的是0还是1，此时总线很可能已经被上拉成高电平，结果全部读成0xFF。这也是前文提到的“串口打印全是0xFF”最隐蔽的原因——传感器是好的，时序窗口错过了。

2.5 DS18B20时序参数速查表

参数表不是背下来就完事。它对应到代码里就是每个函数的延时量，后面第4章的代码会逐行对应回来。记住一句话优先于所有细节：写1拉低不超过15us，读时隙采样不晚于15us，复位拉低不少于480us。

3. 硬件连接与最小系统：引脚分配、上拉电阻与Proteus仿真要点

3.1 DS18B20引脚定义与51单片机接线表

DS18B20常见封装是TO-92三脚，平面朝向自己时从左到右分别是GND、DQ、VDD。如果是买来的小模块，通常已经焊好上拉电阻和电源滤波电容，只引出VCC、GND、DQ三根线，接线更简单。

我一般把DQ固定放P3.7，理由只有一个：P3口在STC89C52的DIP-40封装上靠外侧，走线方便。实际选哪个引脚都可以，但选定之后代码里sbit DQ = P3^7;要同步改，这个低级错误出现频率远比你想象的高。注意VDD必须和51单片机共地，供电取自同一路5V，不要用两个电源分别供。

3.2 4.7k上拉电阻为什么必须接

DS18B20的DQ引脚是漏极开路结构，只能主动拉低，不能主动输出高电平。总线上的高电平完全依靠外部上拉电阻提供。没有这个电阻，复位时主机释放总线后DQ处于悬空状态，电平不确定，存在应答和读时隙全部无法工作。

常规取4.7k，范围1k到10k都行。连接线短、干扰小时可以取大一点；连接线超过半米、工作环境有电机或开关电源时，建议取1k到2.2k并适当缩短走线。上拉电阻一端接DQ，另一端接VCC，这是必须的，不能省。

DS18B20还支持寄生供电模式：VDD引脚直接接地，依靠DQ线上的高电平给内部电容充电。51单片机驱动寄生供电没问题，但转换期间电流尖峰明显，电源纹波大的时候容易造成转换结果漂移。做课程设计或温控项目建议直接外部供电，省掉一类排查麻烦。

3.3 晶振选择、引脚复用和Proteus仿真注意事项

晶振选择直接牵涉到后面代码能不能跑通。推荐直接上11.0592MHz：这个频率下51的串口能精确产生9600bps波特率，而DS18B20对主机时钟并不敏感，两个场景共用一个晶振是最省心的方案。如果你坚持用12MHz，串口9600会引入约2.1%误差，短帧能通，长帧偶尔乱码。

Proteus仿真有个坑：仿真模型对漏极开路和上拉电阻的建模比实物宽松，DS18B20模型不上拉电阻也可能出正常读数，导致你把仿真搬到实物后第一个故障就是全0xFF。不要因为仿真能跑就略过上拉电阻，实物接线永远按“必须有4.7k上拉”来画图。仿真里晶振、器件选型随意，但实测时以第4章代码里注释的晶振和延时关系为准。

4. 51单片机读取DS18B20温度的C语言代码实现

4.1 代码框架与延时函数的设计方式

完整的测温流程分四段：初始化（复位+存在检测）、跳过ROM寻址（0xCC）、启动温度转换（0x44）、转换结束后读暂存器（0xBE）。单器件接线时ROM命令可以固定用0xCC跳过，不涉及搜索ROM和匹配ROM。

延时是这套代码的灵魂。空循环延时的实际时间受Keil优化级别影响，你把Optimization从0级调到9级，同样一段while(t--);可能快出几倍。稳妥写法是加入_nop_()并统一晶振为11.0592MHz：

#include <reg52.h> #include <intrins.h> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit DQ = P3^7; // DS18B20数据线，可换其他IO // 11.0592MHz晶振下，单条空循环约1us到2us void delay_us(uint t) { while (t--) { _nop_(); } } void delay_ms(uint t) { uchar i; while (t--) { for (i = 0; i < 120; i++); } }

这段代码里延时单位不是绝对精确，只能保证量级正确。DS18B20时序的容差范围很宽（复位480us到960us、写时隙60us到120us），量级对了就能工作。真要精确到每个微秒，需要在Keil里关闭优化或使用#pragma OPTIMIZE(1)，再用逻辑分析仪校准。

4.2 复位、写入和读取的时序函数实现

下面是协议层的核心函数。注意读位函数里采样点位置，这段代码比网上很多版本更强调“释放后立即采样”：

// 复位并检测存在脉冲，返回1表示检测到DS18B20 bit DS18B20_Reset(void) { bit ack; DQ = 0; delay_us(500); // 拉低500us，满足480us~960us DQ = 1; // 释放总线 delay_us(60); // 等待60us后采样 ack = DQ; // 采样存在应答，低电平为有效 delay_us(420); // 补足整个复位周期 return ~ack; } // 写一个位，val为1时走写1时隙，val为0时走写0时隙 void DS18B20_WriteBit(bit val) { DQ = 0; _nop_(); // 拉低保持1us if (val) { DQ = 1; // 写1：快速释放，让上拉电阻拉高 } delay_us(60); // 时隙总长60us DQ = 1; _nop_(); } // 读一个位，采样点必须靠近起始沿 bit DS18B20_ReadBit(void) { bit val; DQ = 0; _nop_(); // 拉低1us _nop_(); DQ = 1; // 释放总线 _nop_(); // 等待约2us val = DQ; // 在15us窗口内采样 delay_us(60); // 占满整个读时隙 return val; } // 写一个字节，低位在前 void DS18B20_WriteByte(uchar dat) { uchar i; for (i = 0; i < 8; i++) { DS18B20_WriteBit(dat & 0x01); dat >>= 1; } } // 读一个字节，低位在前 uchar DS18B20_ReadByte(void) { uchar i, dat = 0; for (i = 0; i < 8; i++) { dat >>= 1; if (DS18B20_ReadBit()) { dat |= 0x80; } } return dat; }

DS18B20_Reset返回值用了取反技巧：存在应答为低电平，ack = DQ读到0表示有设备，函数返回~ack即1，让调用处的if(!DS18B20_Reset())语义更直白。读写字节都坚持LSB first，这是单总线协议的规定，顺序反了会得到完全错误的温度值。读位函数里两个_nop_()约等于2us到3us，释放后只等一次_nop_()就采样，这个节奏是读时序不出问题的关键。

4.3 温度转换主流程与负数补码处理

温度寄存器的低字节是TL、高字节是TH，合成一个16位值。正数时直接乘0.0625就得到摄氏度；负数时高字节最高位为1，需要取反加一得到绝对值，再加负号。

为避免浮点运算，工程上更常用的做法是把返回值放大10倍或100倍。下面代码返回十分之一摄氏度，比如256表示25.6℃：

// 启动一次温度转换，单设备场景跳过ROM void DS18B20_Convert(void) { DS18B20_Reset(); DS18B20_WriteByte(0xCC); // 跳过ROM，单设备不需要匹配64位序列号 DS18B20_WriteByte(0x44); // 启动温度转换 } // 读取温度值，返回十分之一摄氏度 // 设备未应答时返回0x7FFF，用于主函数区分故障 int DS18B20_ReadTempX10(void) { uchar tl, th; int raw, temp10; if (!DS18B20_Reset()) { return 0x7FFF; } DS18B20_WriteByte(0xCC); // 跳过ROM DS18B20_WriteByte(0xBE); // 读暂存器，从第0字节开始 tl = DS18B20_ReadByte(); // 温度低字节 th = DS18B20_ReadByte(); // 温度高字节 raw = (th << 8) | tl; if (raw & 0x8000) // 符号位为1，说明是负温度 { raw = ~raw + 1; // 取补码，得到绝对值 temp10 = raw * 625 / 1000; return -temp10; } else { return raw * 625 / 1000; } }

0x7FFF作为错误码是安全的：DS18B20实际测温范围只有-55℃到+125℃，12位分辨率下最大正数不会超过2047，放大10倍是1279，远小于32767。实际项目里这个返回值就是“传感器不在线”的哨兵值，主函数拿到它做不上电告警。

乘625除1000的本质是把0.0625转化为整数运算：0.0625 * 10 = 0.625，raw * 625 / 1000就是raw * 0.625。之所以用625而不是6250除10000，是为了让raw最大2047时中间乘积不超过20位，51的int刚好放得下。

4.4 串口输出与主循环调度

转换启动后要等750ms才能读结果。有人用一个死循环在转换期间干等，更合理的做法是启动转换后让主循环去做别的事，下次循环再来读。不过课程设计里多数是轮询，先用延时方式把链路跑通：

void UART_Init(void) { SCON = 0x50; // 串口方式1，8位UART，允许接收 TMOD &= 0x0F; TMOD |= 0x20; // 定时器1为模式2 TH1 = 0xFD; TL1 = 0xFD; // 11.0592MHz下波特率9600 TR1 = 1; } void UART_SendByte(uchar dat) { SBUF = dat; while (!TI); TI = 0; } void main(void) { int t10; UART_Init(); EA = 0; // 温度采集过程中不响应中断，避免时序被拉偏 while (1) { DS18B20_Convert(); // 启动转换 delay_ms(760); // 等12位分辨率转换完成 t10 = DS18B20_ReadTempX10(); if (t10 == 0x7FFF) { UART_SendByte('X'); // 传感器未接或初始化失败 UART_SendByte('\r'); UART_SendByte('\n'); continue; } if (t10 < 0) { UART_SendByte('-'); t10 = -t10; } UART_SendByte('0' + t10 / 100); // 十位 UART_SendByte('0' + (t10 / 10) % 10); // 个位 UART_SendByte('.'); UART_SendByte('0' + t10 % 10); // 十分位 UART_SendByte('\r'); UART_SendByte('\n'); delay_ms(500); // 两次测温间隔，给系统留出喘息余地 } }

主循环里先启动转换再延时，是刻意分解的。后续要做多路采集时，可以把delay_ms(760)换成对DQ轮询或把等待时间交给调度器，这样代码结构不用大改。关闭总中断EA = 0这条值得养成习惯：51没有硬件单总线控制器，任何中断服务程序里的串口发送、定时器重装都会把微秒级时序打断，导致采样点偏移。

5. 排错、迟滞控制与CRC校验：把测温代码用进温控项目

5.1 51单片机测温代码的常见故障排查对照表

排查时先看存在应答，再看写时序，最后看读时序，这个顺序别反。存在应答是后面所有命令的前提，复位都失败时不要去调读时隙。

5.2 温控风扇：迟滞比较替代直接阈值比较

读温度只是第一步，温控风扇或闭环温控实验才是多数人最终要做的。直接“大于32℃开风扇，小于28℃关风扇”会造成继电器在临界点反复吸合，解决办法是引入迟滞：

#define TEMP_ON 320 // 32.0℃开启 #define TEMP_OFF 280 // 28.0℃关闭 static bit fan_on = 0; void Fan_Control(int t10) { if (fan_on) { if (t10 < TEMP_OFF) // 开启状态下低于关断点才关 { fan_on = 0; } } else { if (t10 >= TEMP_ON) // 关闭状态下高于开启点才开 { fan_on = 1; } } FAN = fan_on; // FAN接继电器或PWM驱动 }

迟滞量4℃，继电器吸合频率大幅降低。如果驱动的是小风扇而不是继电器，可以把FAN输出换成PWM调速，51用定时器输出PWM时注意把EA = 0改为只在读温度期间关中断，否则PWM输出和温度采集会互相干扰。

5.3 用CRC校验确保DS18B20暂存器数据可靠

DS18B20读暂存器命令0xBE会连续返回9个字节，第9字节是前8字节的CRC校验值。工业场景或长线传输时建议校验，忽略CRC的做法在读数偶尔漂移时会让你无从下手：

uchar OneWire_CRC8(uchar crc, uchar dat) { uchar i; crc ^= dat; for (i = 0; i < 8; i++) { if (crc & 0x01) { crc = (crc >> 1) ^ 0x8C; // CRC-8/Dallas多项式 } else { crc >>= 1; } } return crc; }

0x8C来自DS18B20使用的Dallas CRC-8多项式x^8+x^5+x^4+1，按LSB-first方式移位时异或值为0x8C。使用时把读回的9个字节中前8个依次送入OneWire_CRC8，最终结果与第9字节比较，不一致就丢弃本次读数。校验函数只有几行，换来的是定位“传感器劣化”还是“传输干扰”的能力。手边有逻辑分析仪的话，把DQ引脚波形抓下来对照第2章参数表看一遍，所有时序疑点当场就能定案。

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