基于DS18B20的温度传感器设计(课程设计).docx

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1、摘要2009年6月14日随着时代的进步和开展，单片机技术己经普及到我们生活、工作、科研、各个领域，已经成为一种比拟成熟的技术。本文主要介绍了一个基于T89C52单片机的测温系统，详细描述了利用液晶显示器件传感器DS18B20开发测温系统的过程，重点对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，特别是数字温度传感DS18B20的数据采集过程。对各局部的电路也一一进行了介绍,该系统可以方便的实现实现温度采集和显示，并可根据需要任意设定上下限报警温度，它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以

2、当作温度处理模块嵌入其它系统中，作为其他主系统的辅助扩展。DS18B20与AT89C52结合实现最简温度检测系统，该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量,有广泛的应用前景。关键词：单片机AT89C51；DS18B20温度传感器；液晶显示LCDI602。目录摘要第一章前言0第二章设计任务及要求02.1 设计任务02.2 设计要求1第三章课程设计方案及器材选用13.1 设计总体方案1方案论证13.1.2系统的具体设计与实现23.2器材选用分析33.2.1DS18B20温度传感器33.2.2AT89S52单片机介绍83.3软件流程图113. 3.1主程序114. 温度子程序1

3、15. 3.3温度转换命令子程序113.3.4计算温度子程序11第四章硬件电路的设计126. 1proteus简介127. 2proteus仿真图13第五章调试性能及分析13总结13参考文献14附录1源程序15附录2原理图18第一章前言目前，单片机已经在测控领域中获得了广泛的应用，它除了可以测量电信以外，还可以用于温度、湿度等非电信号的测量，能独立工作的单片机温度检测、温度控制系统已经广泛应用很多领域。单片机是一种特殊的计算机,它是在一块半导体的芯片上集成了CPU,存储器，RAM,ROM,及输入与输出接口电路，这种芯片称为:单片机。由于单片机的集成度高,功能强，通用性好，特别是它具有体积小，重

4、量轻，能耗低，价格廉价，可靠性高，抗干扰能力强和使用方便的优点，使它迅速的得到了推广应用，目前已成为测量控制系统中的优选机种和新电子产品中的关键部件。单片机已不仅仅局限于小系统的概念，现已广泛应用于家用电器，机电产品，办公自动化用品，机器人，儿童玩具，航天器等领域。本次课程设计，就是用单片机实现温度控制，传统的温度检测大多以热敏电阻为温度传感器，但热敏电阻的可靠性差，测量温度准确率低，而且必须经过专门的接口电路转换成数字信号才能由单片机进行处理。本次采用DS18B20数字温度传感器来实现基于51单片机的数字温度计的设计。传统的温度计有反响速度慢、读数麻烦、测量精度不高、误差大等缺点而下面利用集

5、成温度传感器AD590设计并制作了一款基于AT89C51的4位数码管显示的数字温度计，其电路简单，软硬件结构模块化，易于实现。该数字温度计利用AD590集成温度传感器及其接口电路完成温度的测量并转换成模拟电压信号，经由模数转换器ADCo804转换成单片机能够处理的数字信号，然后送到单片机AT89C51中进行处理变换，最后将温度值显示在D4、D3、D2、Dl共4位七段码LED显示器上。系统以AT89C51单片机为控制核心，加上AD590测温电路、ADC模数转换电路、4位温度数据显示电路以及外围电源、时钟电路等组成。第二章设计任务及要求2.1 设计任务以MCS-51系列单片机为核心器件，组成一个数

6、字温度计，采用数字温度传感器DS18B20为检测器件，进行单点温度检测，检测精度为0.1摄氏度。温度显示采用LCDI602显示,两位整数，一位小数如图2.1。图2.1系统总体方针图2. 2设计要求设计一个基于单片机的DS18B20数字温度计。课程设计要求：A5V供电；A温度采集采用DS18B20；A1602LCD液晶显不器；设计温度控制器原理图，学习用PROTEL画出该原理图，并用PrOteUS进行仿真；设计和绘制软件流程图，用C语言进行程序编写，然后进行调试。第三章课程设计方案及器材选用2.1 设计总体方案提及到温度的检测，我们首先会考虑传统的测温元件有热电偶和热电阻，而热电偶和热电阻测出的

7、一般都是电压，再转换成对应的温度，需要比拟多的外部硬件支持,硬件电路复杂，软件调试也复杂，制作本钱高。因此，本数字温度计设计采用智能温度传感器DS18B20作为检测元件，测温范围为-55C至+125C,最大分辨率可达0.0625CoDS18B20可以直接读出被测量的温度值，而采用三线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，具有低本钱和易使用的特点。按照系统设计功能的要求，确定系统由三个模块组成：主控制器STC89C51,温度传感器DS18B20,驱动显示电路。总体电路框图3.1：DS18B20MZLCD16024主控制器1STC89C52报警模块图3.1系统总体框图2.1.1 方案论证(1)温度

8、传感模块方案一：采用热敏电阻，热敏电阻精度、重复性、可靠性较差，对于检测1摄氏度的信号是不适用的，也不能满足测量范围。在温度测量系统中，也常采用单片温度传感器，比方AD590,LM35等。但这些芯片输出的都是模拟信号，必须经过A/D转换后才能送给计算机，这样就使测温系统的硬件结构较复杂。另外，这种测温系统难以实现多点测温，也要用到复杂的算法，一定程度上也增加了软件实现的难度。方案二：采用单总线数字温度传感器DS18B20测量温度，直接输出数字信号。便于单片机处理及控制，节省硬件电路。且该芯片的物理化学性很稳定，此元件线形性能好，在0100摄氏度时，最大线形偏差小于1摄氏度。DS18B20的最大

9、特点之一采用了单总线的数据传输，由数字温度计DS18B20和微控制器AT89C51构成的温度装置,它直接输出温度的数字信号到微控制器。每只DS18B20具有一个独有的不可修改的64位序列号，根据序列号可访问不同的器件。这样一条总线上可挂接多个DS18B20传感器，实现多点温度测量，轻松的组建传感网络。综上分析，我们选用第二种方案图3.2。图3.2温度传感模块仿真图(2)显示模块方案一：采用8位段数码管，将单片机得到的数据通过数码管显示出来。该方案简单易行，但所需的元件较多，且不容易进行操作，可读性差，一旦设定后很难再参加其他的功能，显示格式受限制，且大耗电量大，不宜用电池给系统供电。方案二：采

10、用液晶显示器件，液晶显示平稳、省电、美观，更容易实现题目要求,对后续的园艺通兼容性高，只需将软件作修改即可，可操作性强，也易于读数，采用RT1602两行十六个字符的显示，能同时显示其它的信息如日期、时间、星期、温度。综上分析，我们采用了第二个方案图3.3图3.3显示模块仿真图系统的具体设计与实现采用AT89S52单片机作为控制核心对温度传感器DS18B20控制，读取温度信号并进行计算处理，并送到液晶显示器LCDl602显示。按照系统设计功能的要求，确定系统由3个模块组成：主控制器、测温电路和显示电路。数字温度计总体电路结构框图如图3.4所示。单片机复位时钟振荡=主控J器图3. 4总体设计方框图

11、LCDIo62 显示温 度 传 感 器3. 2器材选用分析3.2.1DS18B20温度传感器1.DS18B20的特点本设计的测温系统采用芯片DS18B20,DS18B20是DALLAS公司的最新单线数字温度传感器，它的体积更小，适用电压更宽，更经济。实现方法简介DS18B20采用外接电源方式工作，一线测温一线与STC89C51连接，测出的数据放在存放器中，将数据经过BCD码转换后送到LED显示。DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改良型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现912位的数字值读数方式

12、。DS18B20的性能特点如下： 独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信； 多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能； 无须外部器件； 可通过数据线供电，电压范围为3.05.5V; 零待机功耗； 温度以9或12位数字； 用户可定义报警设置； 报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件； 负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作;DS18B20内部结构主要由四局部组成：64位光刻ROM,温度传感器,非挥发的温度报警触发器TH和TL,高速暂存器。DS18B20的管脚排列如图3.5所示。64位光刻ROM是出厂前被光刻好的，它可以看作是该

13、DS18B20的地址序列号。不同的器件地址序列号不同。64 位 ROM 和 单 线 接 口高温触发器温度传感器存储器与控制逻辑高速缓存低温触发器TLC=O配置存放器C=O 8位CRC发生器图3.5DS18B20的内部结构图3.6DS18B20的引脚分布图64位ROM的结构开始8位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有48位，最后8位是前面56位的CRC检验码，这也是多个DS18B20可以采用一线进行通信的原因。温度报警触发器TH和TL,可通过软件写入户报警上下限。DS18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EERAM。高速暂存RAM的结构为

14、8字节的存储器，结构如图3.6所示。头2个字节包含测得的温度信息，第3和第4字节TH和TL的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。第5个字节，为配置存放器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。DS18B20工作时存放器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。该字节各位的定义如图3.7所示。低5位一直为1,TM是工作模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式，DS18B20出厂时该位被设置为0,用户要去改动，Rl和RO决定温度转换的精度位数，来设置分辨率。图3.7DS18B20的字节定义DS18B20高速暂存器共9个存存单元，如表3-1所示：表3-1DS18B20的引脚分布图序号存放

15、器名称作用序号存放器名称0温度低字节以16位补码形式存放4、5保存字节1、21温度高字节6计数器余值2TH/用户字节1存放温度上限7计数器/C3HL/用户字节2存放温度下限8CRC以12位转化为例说明温度上下字节存放形式及计算：12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的两个上下两个8位的RAM中，二进制中的前面5位是符号位表3-2所示。如果测得的温度大于0,这5位为0,只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度；如果温度小于0,这5位为1,测到的数值需要取反加1再乘于0.0625才能得到实际温度表3-2o表3-2DS18B20的字节存放表高8位SSSSSSSS低8位23222122

16、h2-222由图3.7可以看到，DS18B20的内部存储器是由8个单元组成，其中第0、1个存放测量温度值，第2、3分别存放报警温度的上下限值，第4单元为配置单元，5、6、7单元在DS18B20这里没有被用到。对于第4个存放器，用户可以设置温度转换精度，系统默认12bit转换精度，相当于十进制的0.0625C,其转换时间大约为750us.。图3.7内部存储器结构图表3-3温度精度配置RlRO转换精度（16进制）转换精度（十进制）转换时间009bit0.593.75ms01IObit0.25187.5ms10Ilbit0.125375ms1112bit0.0625750ms由表3-3可见，DS18

17、B20温度转换的不I间比拟长，而且分辨率超高，所需要的温度数据转换时间越长。因此，在实际应用中要将分辨率和转换时间权衡考虑。高速暂存RAM的第6、7、8字节保存未用，表现为全逻辑1。第9字节读出前面所有8字节的CRC码，可用来检验数据，从而保证通信数据的正确性。当DS18B20接收到温度转换命令后，开始启动转换。转换完成后的温度值就以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第1、2字节。单片机可以通过单线接口读出该数据，读数据时低位在先，高位在后，数据格式以0.0625/LSB形式表示。当符号位S=O时，表示测得的温度值为正值，可以直接将二进制位转换为十进制；当符号位S=I时，表

18、示测得的温度值为负值，要先将补码变成原码，再计算十进制数值。表3-4是一局部温度值对应的二进制温度数据。表3-4温度精度配置温度/二进制表示十六进制表示+1250000OlllHOl000007D0H+8500000101010100000550H+25.062500000001100100000191H+10.125000000001010000100A2H+0.500000000000000100008H000000000000010000000H-0.5HllHllHll0000FFF8H-10.125HllHll0101HlOFF5EH-25.0625HllHlO0110HllFE6F

19、H-55Illl110010010000FC90HDS18B20完成温度转换后，就把测得的温度值与RAM中的TH、TL字节内容作比拟。假设TTH或TVTL,则将该器件内的报警标志位置位，并对主机发出的报警搜索命令作出响应。因此，可用多只DS18B20同时测量温度并进行报警搜索。在64位ROM的最高有效字节中存储有循环冗余检验码(CRC)o主机ROM的前56位来计算CRC值，并和存入DS18B20的CRC值作比拟，以判断主机收到的ROM数据是否正确。DS18B20的测温原理是这这样的，器件中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1；高温度系数晶振随温度

20、变化其振荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入。器件中还有一个计数门，当计数门翻开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲进行计数进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将一55C所对应的一个基数分别置入减法计数器1、温度存放器中，计数器1和温度存放器被预置在一55C所对应的一个基数值。减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到0时.，温度存放器的值将加L减法计数器1的预置将重新被装入，减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器计数到0时，停止温度存放

21、器的累加，此时温度存放器中的数值就是所测温度值。其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数器门仍未关闭就重复上述过程，直到温度存放器值大致被测温度值。另外，由于DS18B20单线通信功能是分时完成的，它有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。系统对DS18B20的各种操作按协议进行。操作协议为：初使化DS18B20（发复位脉冲）一发ROM功能命令一发存储器操作命令一处理数据。由于DS18B20采用的“一线总线结构，所以数据的传输与命令的通讯只要通过微处理器的一根双向I/o口就可以实现。DS18B20约定在每次通信前必须对其复位，具体的复位时序如图3.8图3.8复位时序图图3.8,tRSTL为主机

22、发出的低电平信号，本文中有AT89S52提供，tRSTL的最小时延为480us,然后释放总线，检查DS18B20的返回信号，看其是否已准备接受其他操作，其中tPDHIGH时间最小为15us,过60US为DS18B20没有准备好，主机应继续复位，直到检测到返回信号变为低电平为止。表3-5DS18B20的ROM操作指令操作指令33H55HCCHFOHECH含义读ROM匹配ROM跳过ROM搜索ROM报警搜索ROM表3-6DS18B20的存储器操作指令操作指令4EHBEH48H44HD8HB4H含义写读内部复制温度转换重新调出读电源主机一旦检测到DS18B20的存在，根据DS18B2的工作协议，就应对

23、ROM进行操作,接着对存储器操作，最后进行数据处理。在DS18B20中规定了5条对ROM的操作命令。见表3-5。主机在发送完RoM操作指令之后，就可以对DS18B20内部的存储器进行操作，同样DS18B20规定了6条操作指令。见表3-6。DS18B20的读、写时序图见图3.9。图3.9DS18B20的读写时序图2.DS18B20的使用方法由于DS18B20采用的是1Wire总线协议方式，即在一根数据线实现数据的双向传输，而对AT89S52单片机来说，硬件上并不支持单总线协议，因此，我们必须采用软件的方法来模拟单总线的协议时序来完成对DS18B20芯片的访问。由于DS18B20是在一根I/O线上

24、读写数据，因此，对读写的数据位有着严格的时序要求。DS18B20有严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。该协议定义了几种信号的时序：初始化时序、读时序、写时序。所有时序都是将主机作为主设备，单图3.10DS18B20的复位时序图3.11DS18B20的读时序图3.12DS18B20的写时序总线器件作为从设备。而每一次命令和数据的传输都是从主机主动启动写时序开始，如果要求单总线器件回送数据，在进行写命令后，主机需启动读时序完成数据接收。数据和命令的传输都是低位在先。对于DS18B20的读时序分为读0时序和读1时序两个过程图3.11和图3.12。对于DS18B20的读时隙是从主机把单总

25、线拉低之后，在15秒之内就得释放单总线，以让DS18B20把数据传输到单总线上。DS18B20在完成一个读时序过程，至少需要60us才能完成。DS18B20的写时序，对于DS18B20的写时序仍然分为写0时序和写1时序两个过程，对于DS18B20写0时序和写1时序的要求不同，当要写0时序时，单总线要被拉低至少60us,保证DS18B20能够在15us到45us之间能够正确地采样IO总线上的“0电平，当要写1时序时，单总线被拉低之后，在15us之内就得释放单线。3.2.2AT89S52单片机介绍1. AT89S52的主要性能与MCS-51单片机产品兼容，8K字节在系统可编程Flash存储器、10

26、00次擦写周期、全静态操作：0Hz33Hz、三级加密程序存储器、32个可编程I/O口线、三个16位定时器/计数器八个中断源、全双工UART串行通道、低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符。2. AT89S52的功能特性AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K在系统可编程FlaSh存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上FIaSh允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPlJ和在系统可编程FIaSh,使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统

27、提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能：8k字节FIaSh,256字节RAM,32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至OHZ静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。8位微控制器8K字节在系统可编程FlashAT89S52PO口：PO口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能

28、驱动8个TTL逻辑电平。对PO端口写“1时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，PO口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，PO具有内部上拉电阻。在flash编程时，PO口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。Pl口：Pl口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，Pl输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对Pl端口写iiIff时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIDo此外，PLO和PL2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器

29、2的触发输入（Pl.1/T2EX）,具体如下所示。在flash编程和校验时，Pl口接收低8位地址字节。引脚号第二功能Pl.0T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出Pl.1T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）PL5MOSI（在系统编程用）Pl.6MISO（在系统编程用）PL7SCK（在系统编程用）P2口：P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P2端口写“1时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）o在访问外部程序存储器或用16位

30、地址读取外部数据存储器（例如执行MOVXDPTR）时，P2口送出高八位地址。在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送I0在使用8位地址（如MOVXRl）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P3端口写“1时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下所示。在flash编程和校验时，P

31、3口也接收一些控制信号。P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2INT0（外中断0）P3.3INT1（外中断1）P3.4T0（定时/计数器0）P3.5Tl（定时/计数器1）P3.WR（外部数据存储器写选通）P3.7RD（外部数据存储器读选通）此外，P3口还接收一些用于FLASH闪存编程和程序校验的控制信号。RST复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。ALE/PROG当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输

32、出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对FLASH存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）o如有必要，可通过对特殊功能存放器（SFR）区中的8EH单元的DO位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。PSEN一一程序储存允许（PSEN输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。EA/VP

33、P外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为OOOOH-FFFFH）,EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LBl被编程,复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接VeC端），CPU则执行内部程序存储器的指令。FLASH存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp,当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vpp。3. 3软件流程图系统程序主要包括主程序、读出温度子程序、温度转换子程序、计算温度子程序、显不等等。3.1.1 主S5主要功能是完成DS18B20的初始化工作，并进行读温度，将温度转化成为压缩BCD码并在显示器上显示传感器所测得的实际温度。3.1.2

34、 读出温度子程序读出温度子程序的主要功能是读出RAM中的9字节,在读出时需要进行CRC校验,校验有错时不进行温度数据的改写。其程序流程图如图3.12所示。图3.12读出温度子程序3.1.3 温度转换命令子程序温度转换命令子程序主要是发温度转换开始命令，当采用12位分辩率时转换时间约为750ms,在本程序设计中采用Is显示程序延时法等待转换的完成。流程图如图3.13图3.13温度转换流程图3.1.4 计算温度子程序计算温度子程序将RAM中读取值进行BCD码的转换运算，并进行温度值正负的判定，其程序流程图如图3.14所示图3.14计算温度子程序第四章硬件电路的设计程序编写完以后，我们先对其进行仿真

35、，初步验证电路图和程序的可行性和正确性。4. 1proteus简介Proteus是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析(SPlCE)各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：1实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。2支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：ARM7(LPC21xx)、8051/52系列、AVR系列、PlC

36、lo/12/16/18系列、HCll系列以及多种外围芯片。3提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能,同时可以观察各个变量、存放器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如KeilC51UViSion2、MPLAB等软件。具有强大的原理图绘制功能。总之，该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大。PrOteUS6.5是目前最好的模拟单片机外围器件的工具,真的很不错。可以仿真51系列、AVR,PIC等常用的MCU及其外围电路（如LCD上A乂,1011,键盘,马达,1口人口44局部SPI器件,

37、局部IIC器件其实proteus与multisim比拟类似,只不过它可以仿真MCUo5. 2proteus仿真图开始显示时显示的是学号如图4.1所示。图4.1显示学号显示正常温度如图4.2所示图4.2显示正常温度超过设计的温度上下限（这里设上限和下限分别为Io（TC和90.）蜂鸣器响报警如图4.3所示图4.3超过温度线报警第五章调试性能及分析系统的性能调试以主程序为主。硬件调试比拟简单，直接插上电，软件调试可以先编写显示程序并进行硬件的正确性检验，然后分别进行主程序、从程序的编写和调试，由于DS18B20与单片机采用串行数据传送，因此对DS18B20进行编程时必须严格地保证读写时序，否则将无法

38、读取测量结果。性能测试可用制作的温度计和已有的成品温度计来同时测量比拟，由于DS18B20精度较高，所以误差指标可以限制在0.1C以内，另外，-55C至+125C的测温范围使得该温度计完全适用于一般的应用场合，其低电压供电的特性可做成电池供电的手持电子温度计如图5.1。图5.1调式结果总结本次的课程设计共五周时间，分别进行了BS18D20电路原理图的设计，电路仿真图的设计以及实物电路板的演示三个过程。经过这次的课程设计，我们不仅加深了对PrOteUS仿真软件的了解和使用，还学到了许多课本上没有涉及知识，练习了电路原理图的设计和仿真运行，同时对上学期学习的单片机课程进行了一次全面的复习和稳固，收

39、益很大。我们知道，课程设计一般强调能力培养为主，在独立完成设计任务的同时，还要注意其他几方面能力的培养与提高，如独立工作能力与创造力；综合运用专业及根底知识的能力，解决实际工程技术问题的能力；查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；工程绘图的能力；书写技术报告和编制技术资料的能力。在专业知识与研究方法方面为日后的毕业设计乃至毕业后的工作奠定良好的根底这次课设让我对单片机有了进一步的了解，而且对Proteus仿真软件的有了一定了解。体会到了Proteus仿真软件的强大。通过本次课设，能够使我们熟练掌握单片机控制电路的设计、程序编写和系统调试，从而全面地提高我们对单片机的软件、硬件等方面的理解，

40、进而增强我们在实践环节的动手操作能力。譬如，我们可以根据实验指导书的要求，完成DS18B20电路的硬件设计、电路器件的选择、单片机软件的运行、以及整体系统调试，并写出完善的设计报告。在进行课设之前，要求我们具备数字电路、模拟电路、电路根底、微机原理、电力电子、电机学和单片机等相关课程的知识，并具备一些根本的实践操作水平,为以后的就业打好一定的根底。总的来说，这次的课程设计自己还是很满意的，感觉收获了不少东西，相信此次学到的知识在以后的生活和学习中对我会有很大的帮助！参考文献1 张五一，张道光.微机原理与接口技术.郑州：河南科学技术出版社，20062 李广弟.单片机根底.北京：北京航空航天大学出

41、版社，19943 廖常初.现场总线概述.电工技术，1999.4 倪晓军.单片机原理与接口技术教程.北京：清华大学出版社，20095 姚年春向华ProteI99SE根底教程.北京.人民名邮电出版社，20096 韩颖；Proteus在单片机技术实训教学中的应用J;中国科教创新导刊;2008年31期7周灵彬;张靖武.PROTEUS的单片机教学与应用仿真J.单片机与嵌入式系统应用；2008年Ol期8张友德，涂时亮.单片微型机原理、应用与实验M.复旦大学出版社.9谭浩强C程序设计教程程.清华大学出版社,2007.10余孟尝.数字电子技术根底阳.高等教育出版社.11贾振国，许琳.智能化仪器仪表原理及应用M

42、.中国水利水电出版社.附录1源程序#include#include#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintuinttvalue;温度值sbit 1 sbit sbit 1 sbit 1 sbit J uchar uchar uchar uchar ucharDQ=Pl 6RS=P RW=P ldsl8b20与单片机连接口EN=Pl 2;BEEP = P7;code code code data P=0；strl = (* Temperature is ;str2 = z,studentNO:;str3 = 0967112127z,);disd

43、ata5;uchartflag;温度正负标志/*Icdl602程序*/voiddelaylms(uintms)延时1毫秒uinti,j;for(i=0;ims;i+)for(j=0J0;j)响30ms(BEEP=BEEP;输出频率800HZdelaylms(10);延时310US)BEEP=O;voidwr_com(ucharCOm)写指令(delaylms(l);RS=O;RW=O;EN=O;P0=com;delaylms；EN=I;delaylms(1);EN=O;voidwr_dat(uchardat)写数据dclaylms(l);RS=I;RW=O;EN=O;P0=dat;delayl

44、ms(l);EN=I;delaylms(l);EN=O;)voidICeLinit()初始化设置(wr_com(0x38);delayIms(5);wrcom(0x08);delayIms(5);wrCom(OxOl);delayIms(5);wr_com(0x06);delayIms(5);wrcom(OxOc);delaylms(5);)voiddisplay(uchar*p)显示(while(*p!=0,)wr_dat(*p);p+；delaylms(l);)voidinit_play()初始化显示lcd_init();wrcom(0x80);display(str2);wr_com(O

45、xcO);display(str3);delayIms(3000);lcd_init();wrcom(0x80);display(strl);)*dsl8b20程序*/voiddelayl8B20(uinti)延时1微秒while(i-);voiddsl820rst()*dsl820复位*/DQ=1;/DQ复位delay8B20(4);延时DQ=0;DQ拉低dclay_18B20(100);精确延时大于480USDQ=1;拉高delay_18B20(40);)uchardsl820rd()/*读数据*/uchari=0;uchardat=O;for(i=8;i0;i)DQ=0;给脉冲信号dat=l;DQ=1;给脉冲信号if(DQ)dat=0x