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简介：基于51单片机的温度采集NRF905无线传输程序，面向单片机爱好者、电子类专业学生与电子DIY玩家，可帮助初学者熟悉DS18B20温度采集、NRF905无线收发和LCD1602显示的综合开发流程。压缩包共34个文件，大小仅80KB，含发射机与接收机两套Keil工程，包括C语言源程序、LCD1602与DS18B20驱动头文件、HEX烧录文件，以及备份和编译中间文件，可直接打开工程查看代码或烧录验证硬件。当前已有172人学习下载。其价值在于对照发射与接收两端代码，能理解温度数据采集、编码、无线发送与接收显示的完整链路；结合驱动头文件可掌握模块化编程思路。工程文件齐全，便于在Proteus仿真或实物上二次修改调试，适合作为单片机无线通信课程设计或入门练习的参考资料，建议具备一定电子技术基础和C语言设计基础后使用。

1. 先把51单片机温度采集这事说透：NRF905无线传输能帮你省掉多少事

做温度监控最烦的不是读温度，而是布线。传感器装在冷库、温室或者配电房里，主机放在几十米外的值班室，中间拉一根几十米长的信号线，线损、干扰、施工成本全来了。这个项目用51单片机做温度采集，配NRF905无线模块做无线传输，把温度数据从采集端发到接收端，整套链路不拉一根信号线。采集端用DS18B20测温度，数值通过NRF905在433MHz频段发出去，接收端另一片51单片机收下来，在1602液晶屏上显示，实测在开阔环境下传个三五十米很轻松。适合拿来做电子设计竞赛的无线测温题、单片机课程设计，或者工厂车间多点温度监控的入门原型。

2. 硬件架构与选型：DS18B20怎么接、NRF905怎么连、收发两端如何分工

2.1 采集端选型：为什么是DS18B20而不是热电偶或热敏电阻

温度传感器这块，DS18B20几乎是51单片机项目里的默认选项。它走单总线协议，一根数据线既能供电又能传数据，测量范围-55°C到+125°C，在-10°C到+85°C范围内精度±0.5°C，对学生项目和工业原型来说完全够用。比起热电偶要接冷端补偿电路、比起热敏电阻要自己算分压和查表，DS18B20直接输出数字量，省掉一堆模拟前端电路。

硬件上要注意它的工作模式。DS18B20支持寄生供电和外部供电两种方式，寄生供电只接两根线，但转换电流大时容易出问题，我一般建议用外部供电，VDD接3.3V或5V，DQ数据线接单片机IO口，同时必须接一个4.7kΩ上拉电阻。这个上拉电阻是很多新手翻车的地方，不接的话单总线时序根本拉不高电平，读回来的温度永远是85°C或者乱码。

采集端的主控我用STC89C52RC，5V供电，和DS18B20直接兼容，不需要额外电平转换。NRF905模块的IO口也是5V耐受的，所以整个采集端小板子就三样东西：一片51单片机、一个DS18B20、一个NRF905模块，再加几个去耦电容和电阻，元件成本极低。

2.2 NRF905无线模块工作机制：433MHz频段和ShockBurst模式

NRF905是北欧半导体公司出的单片射频收发芯片，工作在433/868/915MHz三个ISM频段，我用的是433MHz版本，绕射能力强，穿一堵墙还有余量。它内置了完整的射频前端和协议引擎，单片机只需要通过SPI接口读写它的内部寄存器，发送时把数据扔进去，接收时从中取出来，射频部分完全不用操心。

这个芯片最核心的是ShockBurst技术，可以理解为硬件帮你把数据帧的导码、CRC校验、地址匹配全干完了。你只要配置好发送地址和接收地址，写入要发的数据，拉高CE引脚，芯片就自动加前导码、算CRC、按GFSK调制发出去。接收端配置相同的地址和频段，CE拉高进入接收模式，数据到达后DR引脚拉高，单片机SPI读回来就行。这种设计大大降低了单片机负担，不像nRF24L01需要软件去折腾自动应答和重发。

模块引脚不算多，常用的是CE（发射/接收使能）、CSN（SPI片选）、SCK、MOSI、MISO、DR（数据就绪）、TX_EN（收发方向控制），还有VCC和GND。TX_EN和CE的组合决定工作状态：CE低、TX_EN任意是待机，CE高、TX_EN高是发送，CE高、TX_EN低是接收。

2.3 收发两端硬件接线表：照着连就能跑

下面这张表是我在实验板上验证过的接法，发送端和接收端各用一片STC89C52RC，NRF905模块的SPI引脚都接在P1口。

发送端（温度采集节点）接线：

接收端接线除了不接DS18B20，其余NRF905的引脚接法完全一样，然后把1602液晶的RS、RW、EN分别接P0.7、P0.6、P0.5，数据口D0-D7接P0.0-P0.4和P2.0-P2.2（或者用4位模式省引脚）。我实际做的时候为了省事，接收端液晶用了4位模式，只占6个IO口。

供电方面有个容易忽略的坑：NRF905发射瞬间电流能到30mA左右，如果用凌乱杜邦线从单片机5V引脚引电，压降会导致模块复位。我一般给NRF905单独加一个100μF电解电容并在VCC和GND之间并一个0.1μF陶瓷电容，实测发射距离能稳定不少。

3. 工程结构与主流程：从温度值到无线帧的代码是怎么组织的

3.1 工程目录与模块划分：Keil下怎么拆文件

整套代码用Keil C51开发，工程分了发送端和接收端两个独立项目，各自维护一套代码。目录结构是这样组织的：

temp_nrf905/ ├── tx_node/ # 发送端工程（温度采集节点） │ ├── main.c # 主循环，采集-打包-发送 │ ├── ds18b20.c # DS18B20驱动 │ ├── ds18b20.h │ ├── nrf905.c # NRF905驱动 │ ├── nrf905.h │ └── delay.c # 晶振11.0592MHz延时函数 └── rx_node/ # 接收端工程（显示节点） ├── main.c # 主循环，接收-解析-显示 ├── nrf905.c # 与发送端共用同一份驱动，避免配置不一致 ├── nrf905.h ├── lcd1602.c # 1602液晶驱动 ├── lcd1602.h └── delay.c

这种拆法的好处很直接：NRF905驱动在收发两端完全共用源文件，寄存器配置写死在一个头文件里，改频率或者改地址只需要动一处。很多新手习惯把全部代码堆在一个main.c里，收发两端各改各的，最后地址对不上、频段不一致，无线链路就是不通，排查起来头疼。

3.2 发送端主流程：四步循环，状态机思想在哪里

发送端的核心逻辑不复杂，但要用状态机的思路去组织，而不是写成一坨顺序执行。整个主循环分为四个状态：测量温度、读取结果、打包数据、无线发射。

// main.c - 发送端主循环伪代码 void main(void) { uint8_t i; int16_t temp; NRF905_Init(); // 配置SPI、设置收发地址和频段 while (1) { DS18B20_Convert(); // 发送温度转换指令 delay_ms(750); // 转换时间约750ms，等待完成 temp = DS18B20_GetTemp(); // 读取16位温度值 tx_buf[0] = temp & 0xFF; // 低温字节 tx_buf[1] = temp >> 8; // 高温字节 tx_buf[2] = 0xAA; // 帧头标记 tx_buf[3] = crc8(tx_buf, 2); // 简单校验 NRF905_TxPacket(tx_buf, 4); // 发射4字节数据 delay_ms(2000); // 每2秒采集一次，避免发射过于频繁 } }

很多教程只讲顺序执行，但我建议用一个简单的枚举状态机去管理，尤其是以后要做多节点轮询的时候。比如定义STATE_IDLE、STATE_MEASURE、STATE_READY、STATE_SEND四个状态，主循环里用一个switch跳转，采集周期和发送节奏分开控制。这样改造成多节点上报模式时，只需要在STATE_SEND里切换目标地址或者信道，不用重写整个循环。

3.3 接收端主流程：等待中断还是轮询DR引脚

接收端的结构比发送端简单，核心问题是怎么知道数据到了。NRF905收到有效数据后DR引脚会拉高，所以有两种处理方式：一是把DR接到单片机外部中断引脚，数据一到就打断主程序；二是主循环里轮询DR引脚电平。第一种实时性好，第二种代码简单。这个项目里我用的是轮询，因为温度数据2秒才来一次，轮询完全够用，还能省一个中断资源。

// main.c - 接收端主循环伪代码 void main(void) { uint8_t rx_buf[4]; NRF905_Init(); LCD1602_Init(); LCD1602_ShowString(0, 0, "Temp Monitor"); while (1) { if (NRF905_RxPacket(rx_buf)) // 收到一帧数据返回1 { if (rx_buf[2] == 0xAA && crc8(rx_buf, 2) == rx_buf[3]) { // 校验通过，解析温度并显示 int16_t temp = (rx_buf[1] << 8) | rx_buf[0]; float t = temp * 0.0625; // 12位分辨率，每个LSB代表0.0625°C LCD1602_ShowTemp(t); } } delay_ms(50); } }

这里有个细节值得注意：NRF905的接收函数内部要处理DR引脚边沿变化，我的做法是CSN拉低进入SPI读操作之前，先等DR稳定，然后一次把RX_PAYLOAD寄存器读空。如果读了一半DR就被硬件清掉，下一帧数据就会覆盖当前缓冲区，这就是后文要讲的乱码来源之一。

4. 核心代码拆解：温度读取、无线发射、接收显示的三段关键代码

4.1 DS18B20时序驱动：复位、跳过ROM、读温度

DS18B20的驱动是整套代码里最讲究时序的部分。51单片机没有硬件单总线控制器，全靠延时函数卡时间点。我用的晶振是11.0592MHz，每个机器周期约1.085μs，写延时函数时必须按这个算。

先看复位函数，这是每次通信的起点：

// ds18b20.c - 复位脉冲 bit DS18B20_Reset(void) { bit presence; DQ = 0; // 拉低总线 delay_us(480); // 保持480us以上产生复位脉冲 DQ = 1; // 释放总线 delay_us(60); // 等待60us后采样存在脉冲 presence = DQ; // 0表示器件存在，1表示没有器件 delay_us(420); // 剩余复位时间 return presence; }

逻辑说明：主机拉低480μs以上再释放，DS18B20收到复位脉冲后会在60μs左右拉低总线作为存在脉冲，所以主机释放总线后延时60μs采样，读到低电平说明传感器在线。这个函数在调试时非常有用，如果返回1，说明硬件连线有问题，直接去查上拉电阻和VDD供电。

再看写字节和读字节，这两个函数是对时序要求最严的地方：

// ds18b20.c - 写一个字节 void DS18B20_WriteByte(uint8_t byte) { uint8_t i; for (i = 0; i < 8; i++) { DQ = 0; // 产生写起始时序 delay_us(10); // 写隙起始后延时10us DQ = byte & 0x01; // 输出数据位，先低字节位 delay_us(50); // 保持数据时间 DQ = 1; // 释放总线 delay_us(2); // 恢复时间 byte >>= 1; } }

写时序的要点是每个写隙至少60μs，两个写隙之间至少1μs恢复时间，数据位是从低位开始。代码里先拉低总线10μs，然后写入当前位并保持50μs，加起来正好一个完整的写时隙。

读字节的代码逻辑相通，区别在于主机拉低1μs后必须释放总线，然后在15μs内采样DS18B20输出的电平：

// ds18b20.c - 读一个字节 uint8_t DS18B20_ReadByte(void) { uint8_t i, byte = 0; for (i = 0; i < 8; i++) { byte >>= 1; DQ = 0; // 产生读起始时序 delay_us(2); // 保持低电平2us DQ = 1; // 释放总线 delay_us(8); // 等待数据稳定，约8us后采样 if (DQ) byte |= 0x80; delay_us(60); // 完成整个读时隙 } return byte; }

温度读取的完整流程是复位、发0xCC跳过ROM匹配、发0x44启动温度转换、等待750ms、再复位、发0xCC、发0xBE读取暂存器、连续读9个字节。前两个字节是温度值，低字节在前。12位分辨率下，温度值乘以0.0625就是实际的摄氏度值。

4.2 NRF905初始化与发送：SPI配置和收发地址是关键

NRF905的驱动分三层：底层是SPI字节交换，中间是寄存器读写，上层是发送和接收包函数。先看初始化里最核心的SPI配置：

// nrf905.c - SPI初始化 void NRF905_SPI_Init(void) { SCK = 0; CSN = 1; MOSI = 1; MISO = 1; } // SPI字节交换 uint8_t NRF905_SpiRW(uint8_t byte) { uint8_t i; for (i = 0; i < 8; i++) { SCK = 0; if (byte & 0x80) // 先发最高位 MOSI = 1; else MOSI = 0; byte <<= 1; SCK = 1; // 上升沿锁存输入数据 if (MISO) // 同时读回MISO电平 byte |= 0x01; } SCK = 0; return byte; }

逻辑说明：这个软件SPI完全靠IO口模拟，时钟极性是空闲低电平、上升沿采样。MOSI先输出当前数据位的最高位，然后拉高SCK产生上升沿，NRF905在这个沿上锁存数据；同时读MISO引脚，接收芯片返回的数据位。整个字节交换完成后，byte里既包含发出的数据，也包含收到的数据，一箭双雕。

接下来是初始化函数，配置收发地址、频段和功率：

// nrf905.c - NRF905初始化 void NRF905_Init(void) { uint8_t config[10]; // 进入配置模式：CE=0, CSN=0 CE = 0; CSN = 0; // 配置寄存器（10字节） config[0] = 0x01; // 频段配置，433MHz config[1] = 0x0C; // 发送功率10dBm，433MHz频段 config[2] = 0x00; // 接收地址宽度4字节 config[3] = 0x00; // 发送地址宽度4字节 config[4] = 0x00; // 接收地址低字节 config[5] = 0x00; // 接收地址高字节 config[6] = 0x00; // 发送地址低字节 config[7] = 0x00; // 发送地址高字节 config[8] = 0x04; // CRC校验使能，8位校验 config[9] = 0x00; // 收发模式配置 // 写入配置 NRF905_SpiRW(0x00); // W_CONFIG 命令 for (i = 0; i < 10; i++) { NRF905_SpiRW(config[i]); } // 设置发送/接收地址为相同值 // 地址值放在全局变量 TX_ADDRESS[4] 和 RX_ADDRESS[4] 中 }

这里必须提醒一个关键点：NRF905的接收地址和发送地址在寄存器里各有一份，发送时芯片自动在数据帧头部加上TX地址，接收端只有RX地址匹配才能收到数据。所以收发两端的地址必须完全一致，否则DR引脚永远不会拉高，看起来就像模块坏了。

发送一个数据包的代码逻辑：

// nrf905.c - 发送一包数据 void NRF905_TxPacket(uint8_t *data, uint8_t len) { uint8_t i; // 切换到发送模式 TX_EN = 1; CE = 1; delay_us(100); // 等待模式切换稳定 // 写TX地址和TX数据 CSN = 0; NRF905_SpiRW(0x20); // W_TX_ADDRESS 命令 for (i = 0; i < 4; i++) NRF905_SpiRW(TX_ADDRESS[i]); CSN = 1; CSN = 0; NRF905_SpiRW(0x21); // W_TX_PAYLOAD 命令 for (i = 0; i < len; i++) NRF905_SpiRW(data[i]); CSN = 1; // CE保持高电平，触发发送 delay_us(100); CE = 0; // 发送完成后拉低CE，回到待机 // 等待发送完成 while (DR == 0); // DR拉高表示发送完成 }

参数说明：data是待发送的数据缓冲区，len是数据长度，NRF905单个数据包最多32字节。这里发送完成后DR引脚会拉高，代码里用while等待DR变为高电平，确保发送完成后再切换状态。实际使用时建议加一个超时退出，不然芯片异常会卡死在循环里。

接收函数对称：

// nrf905.c - 接收一包数据，返回1表示有数据 uint8_t NRF905_RxPacket(uint8_t *data) { uint8_t i; if (DR == 0) // DR为低说明没有数据到达 return 0; // 切换到接收模式 TX_EN = 0; CE = 1; delay_us(100); // 读取RX数据 CSN = 0; NRF905_SpiRW(0x22); // R_RX_PAYLOAD 命令 for (i = 0; i < 4; i++) data[i] = NRF905_SpiRW(0x00); CSN = 1; CE = 0; // 读完立即关闭接收，防止覆盖 return 1; }

这里有个容易踩的坑：读完数据后CE拉低的时机要快，最好在读到最后一个字节后立即拉低CE，否则芯片可能又进入接收状态，下一帧数据会把缓冲区冲掉，导致逻辑上"丢数据"。

4.3 接收端温度解析与1602显示：把字节拼成温度再格式化输出

接收端把无线帧里的两个温度字节还原成温度值，再显示到LCD上。温度值是有符号数，最高位是符号位，负温度时高字节的高位是1：

// main.c - 温度解析 int16_t temp_raw = (rx_buf[1] << 8) | rx_buf[0]; // 判断正负 if (temp_raw & 0x8000) // 负温度 { temp_raw = ~temp_raw + 1; // 取补码 is_negative = 1; } // 转换为实际温度，0.0625°C/LSB float temp = temp_raw * 0.0625;

解释一下：DS18B20输出的16位温度值在12位分辨率下，低12位是有效数据，高4位是符号扩展位。负温度以补码形式存储，所以需要先判断最高位是否为1，是的话按补码取反加一得到绝对值。乘0.0625是因为12位分辨率下1个LSB代表0.0625°C，这个值来自DS18B20数据手册的分辨率表。

显示部分用1602的4位模式，驱动函数要处理使能脉冲和忙标志检测。我在温度显示前先清屏，然后把整数部分和小数部分分开转换：

// lcd1602.c - 显示温度数值 void LCD1602_ShowTemp(float temp, bit negative) { int int_part; int dec_part; if (negative) LCD1602_ShowChar(0, 1, '-'); else LCD1602_ShowChar(0, 1, ' '); int_part = (int)temp; dec_part = (int)((temp - int_part) * 100); // 取小数点后两位 LCD1602_ShowNumber(1, 1, int_part); // 整数部分 LCD1602_ShowChar(5, 1, '.'); LCD1602_ShowNumber(6, 1, dec_part); // 小数部分 LCD1602_ShowChar(8, 1, 'C'); }

有些教程直接调用sprintf格式化浮点数，在51上千万别这么干，Keil C51的浮点printf库能吃掉好几K的代码空间，而且51模拟浮点运算慢得很。手写整数和小数拆解，既快又省空间，是嵌入式开发的常见做法。

5. 避坑与排查：NRF905无线链路最常见的几个翻车现场

5.1 现象：温度读回来永远是85°C或者0xFF

原因：DS18B20的复位脉冲或读写时序不对。85°C是DS18B20上电后的默认温度值，如果程序没有正确发送转换指令，芯片就一直返回默认值。另外上拉电阻缺失会导致单总线通信失败，读到的高电平不稳定，最终结果就是0xFF。

解决：先用逻辑分析仪或示波器看DQ引脚的波形，确认复位脉冲宽度（480μs低电平）和存在脉冲是否正常。排除硬件问题后，用编写的DS18B20_Reset()函数返回值做判断，如果返回1，基本可以确定是连线或上拉电阻问题。我在调试时习惯在复位失败后点个LED，快速定位，不用每次串口打印。

5.2 现象：发送端DS18B20能读到温度，但接收端液晶一直显示初始值

原因：收发两端NRF905配置不一致，最常见的是收发地址不同、频段寄存器写错、地址宽度设置不对。NRF905的DR引脚需要接收地址完全匹配才会拉高，任何一位对不上都不行。

解决：把发送端和接收端的nrf905.c直接共用同一个文件，地址数组和频段配置全写在头文件里。我见过一个案例，发送端用433MHz、接收端用了868MHz的配置寄存器值，两只模块频率不同，怎么折腾都收不到。另外检查CE和TX_EN的组合逻辑，发送时TX_EN=1、CE=1，接收时TX_EN=0、CE=1，这个顺序错了芯片会一直待在待机模式。

5.3 现象：能收到数据，但隔一堵墙就丢包严重

原因：发射功率不足或天线问题。NRF905的发射功率由配置寄存器的低两位控制，默认可能是最低功率档。另外模块天线的焊接质量、天线长度不匹配、供电电压偏低都会大幅缩短有效距离。

解决：把配置寄存器改成10dBm档，加大模块供电电容。天线部分，433MHz频段的1/4波长天线理论上约17.3cm，柱状天线可以直接买成品SMA接口的，但注意有些模块是PCB天线，不要用金属物体遮挡。实测在相同配置下，供电稳定与否能让传输距离差出10到20米，这个差距肉眼可见。

5.4 现象：接收端偶尔显示乱码，温度值跳变很随机

原因：没有做数据校验。NRF905虽然硬件上做了CRC校验，但CRC只保证无线帧的比特没有传错，不能保证业务数据的语义正确。比如发送端在温度还没转换完就发了旧数据，或者接收端读到的是一个半包，这里面就有脏数据。

解决：在业务层加一个帧头标记和CRC校验。我用的方案是4字节帧：2字节温度值、1字节固定0xAA帧头、1字节CRC8校验。接收端先校验帧头再校验CRC，帧头不对直接丢弃，防止脏数据误显示。这样改动很小，但可靠性提升明显，丢包和乱码基本绝迹。

5.5 现象：发送模块发一会儿就不工作了，必须断电重启

原因：大概率是SPI通信总线卡死，或者发送函数里等待DR拉高的while循环跳不出来。NRF905在某些异常状态下DR引脚一直不拉高，程序就永远卡在等待循环里，看起来就像死机了。

解决：给发送完成等待加超时机制。比如设置一个变量计数，循环等待DR拉高时最多等1000次，超时后强制拉低CE复位模块状态，然后重新初始化。不要小看这个细节，实际连续运行十几个小时后，模块状态的稳定性就是靠这种防御性代码撑起来的。

6. 二次开发：从单点测温改成多节点轮询系统

这个项目最自然的改造方向是把一个发送端扩展成多个采集节点，接收端按地址轮询，做成一套多点温度监控系统。改造思路是：每个发送节点用拨码开关配置自己的地址和节点编号，接收端定时循环发送查询命令，节点收到查询后才上报温度，避免多个节点同时发射造成数据碰撞。

具体做法是给每帧数据增加一个节点ID字段，4字节的数据包扩展成6字节：1字节节点ID、2字节温度值、1字节帧头、1字节CRC校验、1字节状态位。接收端解析时先看节点ID是几号，再决定把这个温度显示到液晶的第几行。如果换成带彩色屏幕和按键的接收端，还能做成翻页查看每个节点的历史温度曲线。

低功耗改造也是常见需求。采集节点用电池供电时，让51单片机和NRF905大部分时间处于休眠状态，定时器每30秒唤醒一次，采完温度、发完数据立刻再睡。NRF905的待机电流只有微安级别，51进入掉电模式后功耗也极低，整套系统两节AA电池撑几个月没问题。发送节点之间通过地址区分，车辆载具上多个节点同时采集也不会有冲突。

我自己的习惯是每次改完代码，先跑一个24小时连续收发测试，统计丢包率，再考虑加不加自动重发机制。从那以后每次做无线项目，我都会强制走一遍"发射功率拉满、天线悬空、连续跑24小时"的验证流程，这个习惯帮我排掉过不少隐性bug。希望帮到你。

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