智能儀器設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)基于DS18B20溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、課程名稱：智能儀器設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：基于ds18b20溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 院 系： 計(jì)算機(jī)與通信工程系 專 業(yè)： 測(cè)控技術(shù)與儀器 年 級(jí)： 2007級(jí) 姓 名： 指導(dǎo)教師： -大學(xué) 2011年2月26日課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書專 業(yè) 測(cè)控技術(shù)與儀器 姓 名 學(xué) 號(hào) 開題日期： 2010 年 10月 20日 完成日期： 2011年 2月 26 日題 目 基于ds18b20溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 一、 設(shè)計(jì)目的1、 熟練掌握proreus軟件的使用。2、 掌握運(yùn)放的基本用法和惠斯通電橋的基本原理。3、 進(jìn)一步理解應(yīng)變效應(yīng)原理。4、 熟練使用keil軟件開發(fā)和調(diào)試51單片機(jī)程序。二、 設(shè)計(jì)內(nèi)容1、 prote

2、us軟件介紹proteus軟件是英國(guó)labcenter electronics公司出版的eda工具軟件（該軟件中國(guó)總代理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司）。它不僅具有其它eda工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛(ài)好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。proteus是世界上著名的eda工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到pcb設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、pcb設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)

3、平臺(tái)，其處理器模型支持8051、hc11、pic10/12/16/18/24/30/dspic33、avr、arm、8086和msp430等，2010年即將增加cortex和dsp系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持iar、keil和mplab等多種編譯器。其功能特點(diǎn)：proteus軟件具有其它eda工具軟件（例：multisim）的功能。這些功能是：（1）原理布圖（2）pcb自動(dòng)或人工布線（3）spice電路仿真革命性的特點(diǎn)（1）互動(dòng)的電路仿真用戶甚至可以實(shí)時(shí)采用諸如ram，rom，鍵盤，馬達(dá)，led，lcd，ad/da，部分spi器件，部分iic器件。（2）仿真處

4、理器及其外圍電路可以仿真51系列、avr、pic、arm、等常用主流單片機(jī)。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果。配合系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀、示波器等，proteus建立了完備的電子設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境。2、 ds18b20介紹ds18b20采用dallas公司獨(dú)有的單總線協(xié)議依靠一個(gè)單線端口通訊，管腳圖如圖1所示，有三個(gè)管腳，分別為：vdd、dq、gnd。當(dāng)全部器件經(jīng)由一個(gè)3態(tài)端口或者漏極開路端口（dq引腳在ds18b20上的情況下）與總線連接的時(shí)候，控制線需要連接一個(gè)弱上拉電阻。另一方面，在沒(méi)有外部電源供電時(shí)，ds18b20也能正常工作，只不過(guò)讀寫

5、時(shí)序與有外部供電時(shí)稍微有區(qū)別，在這種模式下，當(dāng)總線處于高電平狀態(tài)，dq與上拉電阻連接通過(guò)單總線對(duì)器件供電。同時(shí)處于高電平狀態(tài)的總線信號(hào)對(duì)內(nèi)部電容充電，在總線處于低電平狀態(tài)時(shí)，該電容提供能量給器件。這種提供能量的形式被稱為“計(jì)生電源”。圖1 ds18b20管腳圖但是在一般情況，我們都選擇采用外部電源供電，因?yàn)檫@種方式18b20工作更穩(wěn)定，并且時(shí)序要求更低，在此仿真中也才用這種方式，如圖2。圖2 proteus中采用外部電源方式3、 顯示部分采用六個(gè)共陰極數(shù)碼管，根據(jù)動(dòng)態(tài)顯示原理，公共端接8051單片機(jī)p2.0p2.5，陽(yáng)極并聯(lián)接到8051單片機(jī)的p0口。在proteus中采用總線方式來(lái)連接以上引

6、腳，達(dá)到更直觀、簡(jiǎn)潔的目的，仿真圖如圖3。圖3 顯示部分仿真圖4、 控制部分控制部分采用8051單片機(jī)，由于只是功能性仿真，因此省略復(fù)位電路，rst腳直接接地。時(shí)鐘電路采用外部晶振，如圖4。圖4 時(shí)鐘電路由于8051單片機(jī)p0口只能驅(qū)動(dòng)能力只有4個(gè)ttl門電路，因此外接了8個(gè)10k的上拉電阻，以增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力，如圖5。圖5 p0口上拉10k電阻軟件部分使用keil編程c程序并調(diào)試成功，編譯生成hex文件由proteus載入進(jìn)行仿真，效果如圖6。圖6 仿真效果圖5、 設(shè)備檢測(cè)功能考慮到如果總線上沒(méi)有ds18b20響應(yīng)主機(jī)的話，主機(jī)會(huì)一直等待從機(jī)響應(yīng)，這樣顯示部分就不會(huì)顯示任何內(nèi)容。因此在程序中添加

7、了相應(yīng)的超時(shí)處理，如果主機(jī)在一段時(shí)間內(nèi)都沒(méi)有檢測(cè)到從機(jī)響應(yīng)，那么依然會(huì)往下執(zhí)行顯示程序，不過(guò)顯示的內(nèi)容就是“error!”，以表明總線上沒(méi)有設(shè)備，效果如圖7。圖7 無(wú)設(shè)備響應(yīng)時(shí)響應(yīng)的顯示內(nèi)容三、 心得體會(huì) 課程設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識(shí)應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，這是我們邁向社會(huì)，從事職業(yè)工作前一個(gè)必不少的過(guò)程?！扒Ю镏惺加谧阆隆?，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我深深體會(huì)到這句千古名言的真正含義。我今天認(rèn)真的進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)腳踏實(shí)地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會(huì)大潮中奔跑打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本次設(shè)計(jì)通過(guò)在proteus中進(jìn)行這樣的仿真，除了電腦和軟件外，不需要其他任何硬件支持，就能直觀的看到整個(gè)設(shè)計(jì)方案的效果和方案的可行性和不足，對(duì)于后續(xù)流暢的設(shè)計(jì)是十分重要的。同時(shí)，作為測(cè)控專業(yè)的學(xué)生，相信在以后的工作學(xué)習(xí)中，會(huì)接觸大量的電子電路，如果現(xiàn)在就勤加練習(xí)，能夠熟練的使用一款電路仿真設(shè)計(jì)的軟件，那么給我們開發(fā)