溫度傳感器DSl8B20在Proteus中的仿真

摘要：詳細(xì)介紹單總線溫度傳感器DSl8B20的工作原理、通信協(xié)議和使用方法；給出測溫程序流程，以及DSl8B20在Proteus中硬件仿真的具體實(shí)現(xiàn)方法，并對該仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較。
關(guān)鍵詞：Proteus；DSl8B20；單總線；測溫

引言
目前，微機(jī)與外設(shè)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的串行總線主要有I2C總線、SPI總線和SCI總線。其中，I2C總線以同步串行2線方式進(jìn)行通信(1條時(shí)鐘線和1條數(shù)據(jù)線)，SPI總線以同步串行3線方式進(jìn)行通信(1條時(shí)鐘線、1條數(shù)據(jù)輸入線和1條數(shù)據(jù)輸出線)，而SCI總線則是以異步方式進(jìn)行通信的(1條數(shù)據(jù)輸入線和1條數(shù)據(jù)輸出線)。這些總線至少需要2條信號線及地線。Dallas公司推出的單總線技術(shù)用單根信號線及地線，既傳輸時(shí)鐘又傳輸數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)的傳輸時(shí)雙向的，具有線路簡單、硬件開銷少、成本低、便于總線擴(kuò)展和維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。
DSl8B20是典型的單總線數(shù)字式溫度傳感器，工作電壓為3～5V，測量溫度范圍為-55～+125℃，可根據(jù)實(shí)際需要通過軟件設(shè)置選擇9～12位分辨率；用戶設(shè)置的報(bào)警溫度存儲在芯片內(nèi)部EEPROM中，可掉電保持；每個(gè)芯片都有全球唯一的編碼，用戶可以通過其特有的序列號查詢其溫度，因此理論上一條總線上可連接無數(shù)個(gè)該測溫元件。單總線通常要求外接一個(gè)約4．7 kΩ的上拉電阻，保證總線閑置時(shí)其狀態(tài)為高電平。
1 PrOteus中DSl8B20仿真圖的設(shè)計(jì)
1．1 Proteus簡介
Proteus是英國Labcenter Electronics公司研發(fā)的EDA工具軟件。它是能進(jìn)行模擬電路、數(shù)字電路、模／數(shù)混合電路、RS232動態(tài)仿真、I2C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD、LED系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真的平臺。Proteus具備原理圖設(shè)計(jì)、電路分析與仿真、PCB設(shè)計(jì)功能，可以通過調(diào)入程序的編譯結(jié)果．hex或．cof文件來調(diào)試單片機(jī)程序，還可直接嵌入到Microchip公司的單片機(jī)調(diào)試軟件MPLABIDE中，進(jìn)行程序的調(diào)試和仿真。
Proteus的特色是能實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與外設(shè)的混合電路系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和仿真。在仿真過程中，用戶可以用鼠標(biāo)單擊開關(guān)、鍵盤、電位計(jì)、可調(diào)電阻等外設(shè)設(shè)備，使單片機(jī)系統(tǒng)根據(jù)輸入信號做出相應(yīng)的響應(yīng)，并將響應(yīng)處理結(jié)果根據(jù)所編制的軟件在LCD、LED等顯示器件上顯示，整個(gè)過程與硬件仿真器調(diào)試過程相似。因此，在缺乏硬件的情況下，這是款非常實(shí)用的仿真軟件，其仿真的原理圖經(jīng)驗(yàn)證后可直接應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)中。Proteus還提供虛擬示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器和I2C、SPI調(diào)試器等多種虛擬終端，方便用戶仿真調(diào)試。
1．2 DSl8B20仿真的實(shí)現(xiàn)
目前，國內(nèi)采用單片機(jī)作控制系統(tǒng)中的微處理器時(shí)多選擇．PIC、51系列或Freescale系列單片機(jī)。PIC單片機(jī)具有外圍電路簡單、功耗低、外圍資源豐富等優(yōu)點(diǎn)。本系統(tǒng)選用PIC系列單片機(jī)PICl6F877A作為控制芯片。
Proteus仿真圖設(shè)計(jì)的第一步就是拾取仿真所需要的元器件，單擊圖1所示界面預(yù)覽窗口下面的P按鈕，彈出Pick Devices(元器件拾取)對話框。然后，在Keywords文本框內(nèi)分別輸入DSl8820、LM041L(4行×16字符型LCD)、PICl6F877A、RES(電阻)。在檢索出來的結(jié)果中，選中所要的元器件并雙擊，該元器件就會出現(xiàn)在左側(cè)預(yù)覽窗口中。

元器件拾取完畢后，關(guān)閉Pick Devices窗口回到主設(shè)計(jì)頁面。在左側(cè)預(yù)覽窗口中，選中元器件放置到合適的位置。然后，在最左側(cè)選中圖標(biāo)(terminals mode)，分別選中POWER(電源)和GROUND(地)，放置在合適的位置，并進(jìn)行連接。欲改變元器件的參數(shù)，雙擊該元器件，然后在出現(xiàn)的屬性框中直接修改即可。本文所設(shè)計(jì)的由12個(gè)DSl8B20組成的測溫網(wǎng)絡(luò)如圖2所示。