溫度傳感器DSl8B20在Proteus中的仿真

摘要：詳細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現(xiàn)方法，并對該仿真結(jié)果與實驗結(jié)果進行了比較。
關(guān)鍵詞：Proteus；DSl8B20；單總線；測溫

引言
目前，微機與外設(shè)之間進行數(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線方式進行通信(1條時鐘線和1條數(shù)據(jù)線)，SPI總線以同步串行3線方式進行通信(1條時鐘線、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，既傳輸時鐘又傳輸數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)的傳輸時雙向的，具有線路簡單、硬件開銷少、成本低、便于總線擴展和維護等優(yōu)點。
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)置的報警溫度存儲在芯片內(nèi)部EEPROM中，可掉電保持；每個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)個該測溫元件。單總線通常要求外接一個約4．7 kΩ的上拉電阻，保證總線閑置時其狀態(tài)為高電平。
1 PrOteus中DSl8B20仿真圖的設(shè)計
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)計與仿真的平臺。Proteus具備原理圖設(shè)計、電路分析與仿真、PCB設(shè)計功能，可以通過調(diào)入程序的編譯結(jié)果．hex或．cof文件來調(diào)試單片機程序，還可直接嵌入到Microchip公司的單片機調(diào)試軟件MPLABIDE中，進行程序的調(diào)試和仿真。
Proteus的特色是能實現(xiàn)單片機與外設(shè)的混合電路系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)的設(shè)計和仿真。在仿真過程中，用戶可以用鼠標單擊開關(guān)、鍵盤、電位計、可調(diào)電阻等外設(shè)設(shè)備，使單片機系統(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，這是款非常實用的仿真軟件，其仿真的原理圖經(jīng)驗證后可直接應(yīng)用到現(xiàn)實中。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仿真的實現(xiàn)
目前，國內(nèi)采用單片機作控制系統(tǒng)中的微處理器時多選擇．PIC、51系列或Freescale系列單片機。PIC單片機具有外圍電路簡單、功耗低、外圍資源豐富等優(yōu)點。本系統(tǒng)選用PIC系列單片機PICl6F877A作為控制芯片。
Proteus仿真圖設(shè)計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(terminals mode)，分別選中POWER(電源)和GROUND(地)，放置在合適的位置，并進行連接。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)計的由12個DSl8B20組成的測溫網(wǎng)絡(luò)如圖2所示。