溫度傳感器DSl8B20在Proteus中的仿真

摘要：詳細介紹單總線(xiàn)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)現方法，并對該仿真結果與實(shí)驗結果進(jìn)行了比較。
關(guān)鍵詞：Proteus；DSl8B20；單總線(xiàn)；測溫

引言
目前，微機與外設之間進(jìn)行數據的串行總線(xiàn)主要有I2C總線(xiàn)、SPI總線(xiàn)和SCI總線(xiàn)。其中，I2C總線(xiàn)以同步串行2線(xiàn)方式進(jìn)行通信(1條時(shí)鐘線(xiàn)和1條數據線(xiàn))，SPI總線(xiàn)以同步串行3線(xiàn)方式進(jìn)行通信(1條時(shí)鐘線(xiàn)、1條數據輸入線(xiàn)和1條數據輸出線(xiàn))，而SCI總線(xiàn)則是以異步方式進(jìn)行通信的(1條數據輸入線(xiàn)和1條數據輸出線(xiàn))。這些總線(xiàn)至少需要2條信號線(xiàn)及地線(xiàn)。Dallas公司推出的單總線(xiàn)技術(shù)用單根信號線(xiàn)及地線(xiàn)，既傳輸時(shí)鐘又傳輸數據，而且數據的傳輸時(shí)雙向的，具有線(xiàn)路簡(jiǎn)單、硬件開(kāi)銷(xiāo)少、成本低、便于總線(xiàn)擴展和維護等優(yōu)點(diǎn)。
DSl8B20是典型的單總線(xiàn)數字式溫度傳感器，工作電壓為3～5V，測量溫度范圍為-55～+125℃，可根據實(shí)際需要通過(guò)軟件設置選擇9～12位分辨率；用戶(hù)設置的報警溫度存儲在芯片內部EEPROM中，可掉電保持；每個(gè)芯片都有全球唯一的編碼，用戶(hù)可以通過(guò)其特有的序列號查詢(xún)其溫度，因此理論上一條總線(xiàn)上可連接無(wú)數個(gè)該測溫元件。單總線(xiàn)通常要求外接一個(gè)約4．7 kΩ的上拉電阻，保證總線(xiàn)閑置時(shí)其狀態(tài)為高電平。
1 PrOteus中DSl8B20仿真圖的設計
1．1 Proteus簡(jiǎn)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、數字電路、模／數混合電路、RS232動(dòng)態(tài)仿真、I2C調試器、SPI調試器、鍵盤(pán)和LCD、LED系統的設計與仿真的平臺。Proteus具備原理圖設計、電路分析與仿真、PCB設計功能，可以通過(guò)調入程序的編譯結果．hex或．cof文件來(lái)調試單片機程序，還可直接嵌入到Microchip公司的單片機調試軟件MPLABIDE中，進(jìn)行程序的調試和仿真。
Proteus的特色是能實(shí)現單片機與外設的混合電路系統、軟件系統的設計和仿真。在仿真過(guò)程中，用戶(hù)可以用鼠標單擊開(kāi)關(guān)、鍵盤(pán)、電位計、可調電阻等外設設備，使單片機系統根據輸入信號做出相應的響應，并將響應處理結果根據所編制的軟件在LCD、LED等顯示器件上顯示，整個(gè)過(guò)程與硬件仿真器調試過(guò)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)驗證后可直接應用到現實(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調試器等多種虛擬終端，方便用戶(hù)仿真調試。
1．2 DSl8B20仿真的實(shí)現
目前，國內采用單片機作控制系統中的微處理器時(shí)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(jiǎn)單、功耗低、外圍資源豐富等優(yōu)點(diǎn)。本系統選用PIC系列單片機PICl6F877A作為控制芯片。
Proteus仿真圖設計的第一步就是拾取仿真所需要的元器件，單擊圖1所示界面預覽窗口下面的P按鈕，彈出Pick Devices(元器件拾取)對話(huà)框。然后，在Keywords文本框內分別輸入DSl8820、LM041L(4行×16字符型LCD)、PICl6F877A、RES(電阻)。在檢索出來(lái)的結果中，選中所要的元器件并雙擊，該元器件就會(huì )出現在左側預覽窗口中。

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