智能仪器设计课程设计基于DS18B20温度采集系统设计.doc

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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。二、 设计内容1、 Prote

2、us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

3、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，ROM，键盘，马达，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。（2）仿真处

4、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DS18B20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

5、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

6、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

7、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）