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由于微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，單片機在汽車(chē)、通信、辦公自動(dòng)化、工業(yè)控制、高級玩具、家用電器等方面都得到了廣泛的應用。單片機作為嵌入式系統的核心器件，其系統設計包括硬件電路設計和程序設計2個(gè)方面，調試過(guò)程一般分為軟件調試、硬件測試、系統調試3個(gè)過(guò)程。軟件調試一般比較容易進(jìn)行，但如果要進(jìn)行硬件電路測試和系統調試則比較麻煩，因為要進(jìn)行這2個(gè)過(guò)程必須在電路板制作完成、元器件焊接完畢之后進(jìn)行，而且電路板的制作、元器件的安裝、焊接費時(shí)費力。如果采用作為單片機系統仿真軟件Proteus，則不用制作具體的電路板也能夠完成以上工作。毫無(wú)疑問(wèn)，在使用Proteus進(jìn)行系統虛擬開(kāi)發(fā)成功之后再進(jìn)行實(shí)際制作，必然可以提高開(kāi)發(fā)效率、降低開(kāi)發(fā)成本、提高開(kāi)發(fā)速度，而這些因素對于企業(yè)來(lái)講是非常重要的。 1 Proteus簡(jiǎn)介 Proteus是基于SPICE3F5仿真引擎的混合電路仿真軟件，不僅能夠仿真模擬、數字電路以及模數混合電路，更具特色的是它能夠仿真基于單片機的電子系統。Proteus不但完全支持MCS-51及其派生系列單片機的設計系統，另外也能仿真基于AVR和PIC系列的單片機系統。Proteus的仿真資源Proteus軟件可提供的模擬、數字、交(直)流等元器件達30多個(gè)元件庫，共計數千種。此外，對于元件庫中沒(méi)有的器件，使用者也可依照需要自己創(chuàng )建。軟件調試方面，其自身只帶匯編編譯器，不支持C語(yǔ)言。但可以將它與Keil C51集成開(kāi)發(fā)環(huán)境連接，將用匯編和C語(yǔ)言編寫(xiě)的程序編譯好之后，可以立即進(jìn)行軟、硬件結合的系統仿真，像使用仿真器一樣來(lái)調試程序。 2 硬件方案設計 本設計中以DS18B20為傳感器、AT89C51單片機為控制核心組成的多點(diǎn)溫度測試系統，如圖1所示。 DS18B20是美國Dallas公司繼DS1820之后推出的增強型單總線(xiàn)數字溫度傳感器，在測溫精度、轉換時(shí)間、傳輸距離、分辨率等方面較DS1820有很大的改進(jìn)，而且使用方便。采用DS18B20數字溫度傳感器組成的多點(diǎn)溫度測量系統，克服了傳統溫度測量系統測量精度低、外圍硬件電路復雜、可靠性較低等缺點(diǎn)，具有測溫系統簡(jiǎn)單、測溫精度高、連接方便、占用口線(xiàn)少等許多優(yōu)點(diǎn)，為多點(diǎn)溫度的測量帶來(lái)了極大的方便。 2.1 測溫部分 本部分采用將DS18B20的I／O數據線(xiàn)與89C51單片機P3.3，P3.4，P3.5，P3.6口線(xiàn)相連，用4只DS18B20同時(shí)測量4路溫度(視實(shí)際需要還可擴展通道數)，實(shí)現多點(diǎn)溫度檢測。DS18B20只有3個(gè)引腳，其中兩根是電源線(xiàn)VDD和GND(本設計中采用外部電源供電方式)，另外一根用作總線(xiàn)DQ，其輸出和輸入均是數字信號且與TTL電平兼容，因此可以與微處理器直接進(jìn)行接口。主CPU經(jīng)過(guò)單線(xiàn)接口訪(fǎng)問(wèn)DS18B20的工作流程為：對DS18B20進(jìn)行初始化→ROM操作命令→存儲器操作命令→數據處理。主CPU對ROM操作完畢后即發(fā)出控制操作命令，使DS18B20完成溫度測量并將測量結果存入高速暫存器中，然后讀出此結果。 2.2 鍵盤(pán)與顯示部分 本設計采用獨立式鍵盤(pán)和液晶顯示。鍵盤(pán)用來(lái)設置上限于下限的溫度報警；字符液晶用來(lái)顯示通道號、該通道的溫度和所設置的上下限溫度。使用液晶顯示更加形象，而且抗干擾能力強，便于以后擴展。 2.3 串口通信 系統通過(guò)串口與上位及通信�？梢詫�(shí)時(shí)的向上位機傳送溫度值。實(shí)物中通過(guò)RS 232總線(xiàn)與計算機連接。接受數據界面由VB編寫(xiě)。 圖3為虛擬終端接受到的數據窗口仿真。 3 軟件電路設計 單片機編程，開(kāi)機之初先進(jìn)行初始化，然后采集溫度4路溫度信號。通過(guò)鍵盤(pán)選擇要顯示的通道溫度并在液晶屏上顯示。再判斷是否向上位機發(fā)送數據，有請求是則發(fā)送數據，無(wú)請求時(shí)則判斷數據是否正常，不正常則報警(蜂鳴器鳴叫)。軟件通過(guò)C語(yǔ)言編程，先在Keil C51集成開(kāi)發(fā)環(huán)境下將編好的程序進(jìn)行編譯，調試。調試通過(guò)后，用生成的HEX文件在Proteus進(jìn)行仿真。 4 結 語(yǔ) 利用Proteus對數字式溫度傳感器DS18B20構成通用多點(diǎn)溫度測量系統進(jìn)行仿真，仿真結果表明該系統具有測溫系統簡(jiǎn)單、測溫精度高、連接方便、性能穩定等優(yōu)點(diǎn)，能有效地降低成本，縮短開(kāi)發(fā)周期，具有良好的應用前景。 |
