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1、课程名称：智能仪器设计设计题目：基于 DS18B20 温度采集系统设计 院 系： 计算机与通信工程系 专 业： 测控技术与仪器 年 级： 2007 级 姓 名： 指导教师： -大学 2011 年 2 月 26 日课 程 设 计 任 务 书专 业 测控技术与仪器 姓 名 学 号 开题日期： 2010 年 10 月 20 日 完成日期： 2011 年 2 月 26 日题 目 基于 DS18B20 温度采集系统设计 一、设计目的1、熟练掌握 Proreus 软件的使用。2、掌握运放的基本用法和惠斯通电桥的基本原理。3、进一步理解应变效应原理。4、熟练使用 Keil 软件开发和调试 51 单片机程序。
2、二、设计内容1、Proteus 软件介绍Proteus 软件是英国 Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司） 。它不仅具有其它 EDA 工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus 是世界上著名的 EDA 工具 (仿真软件 )，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到 PCB 设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将
3、电路仿真软件、PCB 设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086 和 MSP430等，2010 年即将增加 Cortex 和 DSP 系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持 IAR、Keil 和 MPLAB 等多种编译器。其功能特点：Proteus 软件具有其它 EDA 工具软件（例：multisim）的功能。这些功能是：（1）原理布图（2）PCB 自动或人工布线（3）SPICE 电路仿真革命性的特点（1）互动的电路仿真用户甚至可以实时采用诸如 RAM
4、，ROM，键盘，马达，LED，LCD， AD/DA，部分 SPI 器件，部分 IIC 器件。（2）仿真处理器及其外围电路可以仿真 51 系列、AVR、PIC、ARM 、等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等，Proteus 建立了完备的电子设计开发环境。2、DS18B20 介绍DS18B20 采用 Dallas 公司独有的单总线协议依靠一个单线端口通讯，管脚图如图 1 所示，有三个管脚，分别为：VDD、DQ 、GND 。当全部器件经由一个 3 态端口或者漏极开路端口（DQ 引脚在 DS18B
5、20 上的情况下）与总线连接的时候，控制线需要连接一个弱上拉电阻。另一方面，在没有外部电源供电时，DS18B20 也能正常工作，只不过读写时序与有外部供电时稍微有区别，在这种模式下，当总线处于高电平状态，DQ 与上拉电阻连接通过单总线对器件供电。同时处于高电平状态的总线信号对内部电容充电，在总线处于低电平状态时，该电容提供能量给器件。这种提供能量的形式被称为“计生电源” 。图 1 DS18B20 管脚图但是在一般情况，我们都选择采用外部电源供电，因为这种方式 18B20 工作更稳定，并且时序要求更低，在此仿真中也才用这种方式，如图 2。图 2 Proteus 中采用外部电源方式3、显示部分采用
6、六个共阴极数码管，根据动态显示原理，公共端接 8051 单片机P2.0P2.5，阳极并联接到 8051 单片机的 P0 口。在 Proteus 中采用总线方式来连接以上引脚，达到更直观、简洁的目的，仿真图如图 3。图 3 显示部分仿真图4、控制部分控制部分采用 8051 单片机，由于只是功能性仿真，因此省略复位电路，RST 脚直接接地。时钟电路采用外部晶振，如图 4。图 4 时钟电路由于 8051 单片机 P0 口只能驱动能力只有 4 个 TTL 门电路，因此外接了 8个 10K 的上拉电阻，以增强驱动能力，如图 5。图 5 P0 口上拉 10K 电阻软件部分使用 Keil 编程 C 程序并调
7、试成功，编译生成 Hex 文件由 Proteus载入进行仿真，效果如图 6。图 6 仿真效果图5、设备检测功能考虑到如果总线上没有 DS18B20 响应主机的话，主机会一直等待从机响应，这样显示部分就不会显示任何内容。因此在程序中添加了相应的超时处理，如果主机在一段时间内都没有检测到从机响应，那么依然会往下执行显示程序，不过显示的内容就是“Error!” ，以表明总线上没有设备，效果如图 7。图 7 无设备响应时响应的显示内容三、心得体会课程设计是我们专业课程知识应用的实践训练，这是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程。 “千里之行始于足下” ，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名
8、言的真正含义。我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。本次设计通过在 Proteus 中进行这样的仿真，除了电脑和软件外，不需要其他任何硬件支持，就能直观的看到整个设计方案的效果和方案的可行性和不足，对于后续流畅的设计是十分重要的。同时，作为测控专业的学生，相信在以后的工作学习中，会接触大量的电子电路，如果现在就勤加练习，能够熟练的使用一款电路仿真设计的软件，那么给我们开发产品的时候带来的好处是毋庸置疑的。在此次 Proteus 仿真中，还仅仅是用到了原理图阶段的仿真，因此接下来还将对 Proteus 电路板制作等方面的功能进行更进一步的学习和了解。四、附整机仿真电路图（Proteus 文件和 C 文件见附件）
