STC单片机驱动DS18B20温度传感器+ST7735 TFT屏显示完整指南

简介：面向STC单片机开发者和嵌入式初学者，此压缩包完整展示了如何将STC单片机与ST7735驱动1.8寸TFT屏及DS18B20数字温度传感器结合，搭建实时环境温度显示系统。资源围绕底层驱动、通信协议和界面显示展开，包含C语言源码、头文件、工程配置文件及演示视频，覆盖从单总线读取温度到TFT屏幕绘制的全过程，适合学习1-Wire通信、SPI/LCD驱动和单片机外设协同开发的读者参考。包内共111个文件，以c/h源码、obj/lst中间文件、uvproj/uvopt工程配置为主，另有hex烧录文件、map/m51链接映射及mp4演示录屏，整体约38.96MB，结构清晰，既能直接查看源码逻辑，也可导入Keil工程重新编译。目前已有631人学习，文件内还包含PCA、定时器、按键等模块，可帮助读者理解系统初始化与任务调度，是入门STC图形化温度监测项目的实用参考。

1. STC单片机驱动DS18B20和ST7735 TFT屏，这一组合难点在哪

一个环境温度显示器，最省事的方案是STM32加现成库，但放到STC单片机上，难点就变了：DS18B20靠一条IO口做单总线通信，时序窗口窄到微秒级，STC89C52这类12T单片机连硬件SPI都没有，ST7735这块1.8寸屏的刷新还要靠IO口去模拟。同样一个温度值，在串口打印容易，让它稳定显示到TFT彩屏上，中间隔着两条链路：一条是DS18B20的读写时序，另一条是ST7735的信号时序。这篇内容把这两条链路的连接、驱动写法、显示格式和排错顺序完整理一遍，适合用51内核做仪表显示，或者想把串口数据搬到TFT液晶屏上的开发者。

2. STC单片机与ST7735 TFT屏的硬件连接和SPI基础

2.1 STC89C52RC和STC15系列，驱动ST7735的差别在哪

先做选型。STC89C52RC是12T内核，没有硬件SPI；STC15系列是1T内核，部分型号带硬件SPI，但很多从51转过来的项目仍然用软件模拟SPI。晶振建议选11.0592MHz而不是12MHz：一方面串口波特率误差小，另一方面STC89C52在11.0592MHz下一个机器周期约1.085us，计算DS18B20时序延时更容易。如果是STC15系列1T内核，同样的DelayUs函数实际延时只有STC89C52的约1/12，不改延时函数直接跑DS18B20，十有八九读不回温度。

STC单片机复位电路在这里也起作用：单片机复位时所有IO口恢复成准双向高电平，如果屏幕的RST引脚和单片机复位脚直接并联，复位期间屏幕也会跟着复位。等单片机跑起来去初始化屏幕时，时序已经错乱了。我一般用单独的IO口控制屏幕RST，这样上电顺序完全由程序掌控。

2.2 引脚分配：DS18B20的一条IO和ST7735的五条信号线

下面是一套常用连接，使用STC89C52RC时P1口接屏幕、P2.0接温度传感器。

ST7735的核心电压是3.3V，而STC89C52的IO口是5V电平。现在市面上多数1.8寸TFT模块自带稳压和电平转换，可以直接5V供电；但裸屏或精简模块没有，这时候SCLK和MOSI必须串1kΩ电阻限流再做电平匹配，强行直连会缩短屏幕寿命。DS18B20可以5V供电，DQ引脚也是5V电平，和STC匹配没问题。

2.3 软件SPI的最小实现

ST7735的SPI只需要单向通信：SCK空闲低电平，MOSI在SCK上升沿被采样，MSB先出。没有硬件SPI时，发送一个字节就是循环8次：先拉低SCK，再置位MOSI，最后拉高SCK。

sbit LCD_SCL = P1^0; sbit LCD_SDA = P1^1; sbit LCD_CS = P1^2; sbit LCD_DC = P1^3; sbit LCD_RST = P1^4; sbit LCD_BLK = P1^5; void DelayUs(unsigned int us) { while(us--) { _nop_(); _nop_(); } } void Lcd_WriteByte(unsigned char dat) { unsigned char i; for(i = 0; i < 8; i++) { LCD_SCL = 0; if(dat & 0x80) LCD_SDA = 1; else LCD_SDA = 0; LCD_SCL = 1; dat <<= 1; } }

Lcd_WriteByte每次先把SCL拉低，给MOSI留出建立时间，再拉高形成上升沿，ST7735就在这个上升沿采样数据。注意先拉低再拉高，而不是先置数据再翻转，因为SCK空闲低电平是ST7735的默认极性。初始化完成后如果屏幕完全没有反应，先用万用表量SCK在空闲时是不是低电平，这是最快排查点。

2.4 命令与数据的区别，ST7735的DC引脚

Lcd_WriteByte只负责往总线送数据，至于这个字节是命令还是参数，由DC引脚决定。DC为低时主机发送的是命令，为高时发送的是数据。初始化序列里大量出现“一个命令后面跟几个参数”的格式，就是靠DC引脚切换的。

void Lcd_WrCmd(unsigned char cmd) { LCD_CS = 0; LCD_DC = 0; Lcd_WriteByte(cmd); LCD_CS = 1; } void Lcd_WrData(unsigned char dat) { LCD_CS = 0; LCD_DC = 1; Lcd_WriteByte(dat); LCD_CS = 1; }

CS在整个字节传输期间拉到低电平，确保同一时刻只有这块屏幕在接收数据。如果板子上并联了多块SPI设备，CS选错会导致其他设备也收到命令，屏幕出现随机乱画。这个底层函数后面所有显示操作都会复用，值得单独建一个lcd_driver.c放起来。

3. DS18B20时序与STC单片机的精确读写

3.1 单总线时序：复位脉冲与存在脉冲

DS18B20是单总线设备，所有通信都由主机发起。第一步是复位时序：主机拉低总线480至960us，然后释放并等待15至60us，此时DS18B20会拉低总线60至240us，产生一个存在脉冲，表示设备在线。

sbit DQ = P2^0; unsigned char DS18B20_Reset(void) { unsigned char flag; DQ = 0; DelayUs(500); DQ = 1; DelayUs(60); flag = DQ; DelayUs(400); return flag; }

flag在存在脉冲期间读到0，说明传感器在线；读到1说明总线上没有设备或线路没接对。这里有个STC特有的细节：STC89C52的IO口是准双向结构，拉高后可以靠内部弱上拉读输入，不用切换方向；但STC15系列如果配置成开漏输出，释放总线后必须把IO口切回高阻输入，否则读到的永远是低电平，存在脉冲判断会失效。

3.2 STC单片机上的写时隙与读时隙

复位成功后，每次读写都是一个独立的时隙。写1：主机拉低总线，15us内释放，靠外部上拉拉高；写0：主机拉低总线并保持60至120us再释放。读时隙：主机拉低1us后释放，在15us内采样总线电平。这三个操作的区别只在电平持续时间上。

void DS18B20_WriteBit(unsigned char bitval) { DQ = 0; if(bitval) DQ = 1; DelayUs(20); DQ = 1; } unsigned char DS18B20_ReadBit(void) { unsigned char bitval; DQ = 0; _nop_(); DQ = 1; bitval = DQ; DelayUs(20); return bitval; }

读时序里最容易出错的是采样点：DQ = 1之后必须立刻读，不能加长延时。_nop_()在11.0592MHz下大约1us，DS18B20在主机释放总线后开始驱动总线，采样窗口一般在15us内。如果在这里换成DelayUs(10)再去读，大概率读到1，因为传感器已经释放总线了。

字节读写就是把位操作循环8次：

void DS18B20_WriteByte(unsigned char dat) { unsigned char i; for(i = 0; i < 8; i++) { DS18B20_WriteBit(dat & 0x01); dat >>= 1; } } unsigned char DS18B20_ReadByte(void) { unsigned char i, dat = 0; for(i = 0; i < 8; i++) { dat >>= 1; if(DS18B20_ReadBit()) dat |= 0x80; } return dat; }

LSB先出，这是单总线的固定格式。读写字节之前先算好时间：一个时隙约60us，一个字节8个时隙，关中断时间不到1ms，不会影响主循环。

3.3 完整的温度转换命令序列

DS18B20的每一次温度转换都需要两条命令链。第一条链是启动转换：复位、跳过ROM、发0x44。第二条链是读取结果：复位、跳过ROM、发0xBE，再连续读9字节暂存器。

unsigned char DS18B20_StartConvert(void) { if(DS18B20_Reset()) return 1; DS18B20_WriteByte(0xCC); // 跳过ROM DS18B20_WriteByte(0x44); // 启动温度转换 return 0; }

0xCC是跳过ROM命令。总线上只有一个传感器时，可以不读64位序列号直接操作。如果总线上挂了多个DS18B20，就必须先用0x33读ROM拿到每个设备的序列号，再用0x55匹配ROM，否则所有传感器会同时应答，数据互相冲突。

转换期间总线可以释放，单片机去做屏幕刷新。12位分辨率下转换时间典型值750ms，上限约750ms。转换完成后，通过读暂存器把温度取回来：

int DS18B20_GetRawTemperature(void) { int raw; DS18B20_Reset(); DS18B20_WriteByte(0xCC); DS18B20_WriteByte(0xBE); raw = DS18B20_ReadByte() | (DS18B20_ReadByte() << 8); return raw; }

严格的做法是把剩余7字节读完，用CRC8校验，多项式是X8+X5+X4+1。工程上如果只需要显示温度，可以只读前两字节后直接复位总线，省掉CRC计算时间。传感器刚上电时暂存器里是0x0550，也就是85°C，如果读出这个值，先别怀疑传感器坏了。

3.4 把温度寄存器换算成定点数，不用浮点

DS18B20的12位温度数据中，LSB对应0.0625°C，数据以16位有符号数存储。换算成“温度乘以100”的定点数，可以完全避开浮点运算，因为STC89C52没有浮点单元，软件浮点慢且占用大量代码空间。

int DS18B20_GetTemperatureX100(void) { int raw; unsigned int temp; int result; raw = DS18B20_GetRawTemperature(); if(raw & 0x8000) { raw = ~raw + 1; // 负数取补码 temp = (unsigned int)raw * 625 / 100; result = -(int)temp; } else { temp = (unsigned int)raw * 625 / 100; result = (int)temp; } return result; // 单位：0.01摄氏度 }

raw * 625 / 100等价于raw * 0.0625 * 100：先乘以625再除以100，整个过程都是整数运算。返回的result比如2531就代表25.31°C。负数先取补码再计算，最后把负号补回去。显示时用result / 100拿整数部分，用result % 100拿小数部分。

提示：如果读出的温度始终是85°C，大概率不是传感器坏了，而是复位时序没把传感器唤醒，读到的只是暂存器上电默认值。先去查复位脉冲宽度，再用示波器看DQ引脚上有没有存在脉冲。

4. ST7735初始化、坐标设置与温度数值显示

4.1 屏幕初始化：ST7735S的最小命令序列

ST7735S这类TFT液晶屏上电后要先经过延时、唤醒、设置方向、设置颜色格式，最后才能显示。下面是一组能跑通的最小序列：

void Lcd_Init(void) { LCD_RST = 0; DelayMs(120); LCD_RST = 1; DelayMs(120); Lcd_WrCmd(0x01); // 软件复位 DelayMs(150); Lcd_WrCmd(0x11); // 退出睡眠 DelayMs(120); Lcd_WrCmd(0x36); // MADCTL：显示方向 Lcd_WrData(0xC8); Lcd_WrCmd(0x3A); // COLMOD：颜色格式 Lcd_WrData(0x05); // RGB565 Lcd_WrCmd(0x29); // 开启显示 DelayMs(20); }

0x36的参数0xC8是我常用的横屏方向。bit7控制行扫描方向，bit6控制列扫描方向，bit5控制行列交换。如果画面出现镜像，只翻转bit6或bit7，不要整个字节乱试。0x3A设成0x05是16位色，也就是RGB565，屏幕内部每个像素点占两个字节。

SLPOUT到DISPON之间的延时非常重要，用STC单片机控制RST引脚而不是直接并联复位电路，就是为了让屏幕在单片机IO口稳定后再走初始化流程。如果你用的是IPS TFT LCD面板，SLPOUT后的延时建议提到150ms，IPS面板对初始化时序比普通TFT更挑剔。

4.2 设置绘图窗口：为什么1.8寸屏会偏2个像素

ST7735内部的GRAM尺寸比1.8寸面板的可见区域大一圈，常见的误差是X方向偏移2个像素、Y方向偏移1个像素。不处理这个偏移，画出来的内容整体错位。设置窗口用0x2A列地址命令和0x2B行地址命令，之后用0x2C开始写显存数据。

void Lcd_SetWindow(unsigned char x1, unsigned char y1, unsigned char x2, unsigned char y2) { Lcd_WrCmd(0x2A); Lcd_WrData(x1 + 2); Lcd_WrData(y1 + 1); Lcd_WrData(x2 + 2); Lcd_WrData(y2 + 1); Lcd_WrCmd(0x2B); Lcd_WrData(x1); Lcd_WrData(y1); Lcd_WrData(x2); Lcd_WrData(y2); Lcd_WrCmd(0x2C); }

0x2A和0x2B的参数都是先发高字节再发低字节，但在128x160这种小分辨率下，直接用8位宽度传参即可。偏移量加在列地址上：x1 + 2、x2 + 2。如果屏幕四边出现彩条或边缘错位，就把+2和+1互换测试，不同批次的面板偏移不完全一样。

4.3 颜色填充函数

窗口设置完成后，往0x2C连续写像素数据，屏幕就会按行列顺序填充颜色。颜色数据是RGB565格式，两个字节的发送顺序和初始化里的BGR位有关：

void Lcd_FillColor(unsigned int color, unsigned int count) { while(count--) { Lcd_WrData(color >> 8); Lcd_WrData(color & 0xFF); } }

color >> 8先发高字节，color & 0xFF后发低字节。如果发现红色和蓝色对调，问题出在0x36的BGR位：把0xC8改成0x08，红色和蓝色分量就会互换回来。这个测试用纯红色0xF800填充全屏最直观。

4.4 显示温度数值：字模拆分与局部刷新

显示温度需要把整数、小数、符号分别查字模，再定位到屏幕的固定区域。我这里用8x16的ASCII字模，每个字符占8列16行像素，取模软件按字节纵向取模即可。

void Lcd_ShowTemp(unsigned char x, unsigned char y, int temp) { unsigned char buf[7]; unsigned char i, len = 0; int t; if(temp < 0) { buf[len++] = '-'; t = -temp; } else { t = temp; } buf[len++] = t / 100 + '0'; // 整数部分 buf[len++] = '.'; buf[len++] = (t / 10) % 10 + '0'; // 十分位 buf[len++] = t % 10 + '0'; // 百分位 buf[len++] = 'C'; for(i = 0; i < len; i++) { Lcd_ShowChar(x, y, buf[i]); x += 8; } }

这里用了一个buf数组拼字符串，先处理负号，再处理整数、小数点、小数位。后面刷新只需要对这块区域重画，不用每次清全屏。如果每次读温度都Lcd_FillColor全屏清一次，屏幕会持续闪烁，因为750ms的转换周期和显示刷新周期在视觉上直接打架，肉眼能看出明显闪动。

局部刷新的做法是在Lcd_ShowTemp之前先调用Lcd_SetWindow固定温度显示区域，然后整个函数只往这块区域填充即可。主循环结构一般是：启动转换，等待期间刷新屏幕，读取温度并显示，如此循环。

5. 联调校准：STC单片机读不到温度与显示乱码的快速定位

5.1 三个典型症状的排查顺序

白屏时用示波器抓SCK和MOSI，看初始化命令是否在正确时间发出。ST7735没有MISO回读路径，一旦数据线接错，屏幕不会给你任何错误提示。温度85°C的场景，先量P2.0上拉到VCC的电阻，再检查DS18B20_Reset的返回值，返回1表示总线上根本没有设备。

5.2 中断与临界区

DS18B20的时隙窗口最窄在15us左右，如果在读时隙期间发生串口中断或定时器中断，回来之后采样点已经错过。最直接的保护是在读温度前关闭总中断：

EA = 0; temp = DS18B20_GetTemperatureX100(); EA = 1;

一次完整读取关中断时间在1ms以内，对串口接收缓冲来说完全可以接受。但要注意关中断期间不要去调DelayMs这类长延时函数，否则整个主循环都会被卡住。STC15系列如果开了看门狗，关中断超过喂狗周期会直接复位，需要把喂狗语句放在关中断之前。

5.3 用示波器抓单总线波形

把探头挂在DQ引脚，触发方式选下降沿。正常波形应该是：一段约500us的低电平复位脉冲，释放后出现一个短促的低电平存在脉冲，之后是一串整齐的60us左右读写时隙。如果你看到一个写时隙里出现两个下降沿，多半是延时偏短，传感器把前一个时隙误判成了复位脉冲。

如果没有示波器，可以用LED做粗测：初始化后让DQ输出高电平，如果传感器在线，LED会保持高亮而不是闪烁，这个判断比读寄存器还快。

5.4 温度校准

DS18B20出厂有校准，但线缆电阻、传感器自热都会带来零点几度的偏差。程序里预留一个偏移宏，校准后统一叠加：

#define TEMP_OFFSET_X100 20 result += TEMP_OFFSET_X100;

TEMP_OFFSET_X100的单位是0.01°C，20代表0.20°C。校准方法是把传感器和水银温度计放在同一环境，静置10分钟后读差值，然后填入宏。注意传感器要远离电源芯片和屏幕背光，这两个热源会让显示值比环境温度高出不少，偏移量只能补偿固定误差，补偿不了布局造成的持续自热。

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