智能仪器设计课程设计-基于DS18B20温度采集系统设计.docVIP

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 设计目的 熟练掌握Proreus软件的使用。 掌握运放的基本用法和惠斯通电桥的基本原理。 进一步理解应变效应原理。 熟练使用Keil软件开发和调试51单片机程序。 设计内容 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，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。 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 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P2.0~P2.5，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 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 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“