基于Proteus软件的单片机高精度温度计的设计

摘要：本设计基于AT89S51单片机及DS18B20温度传感器设计高精度温度计，并采用proteus软件及Keil51软件进行仿真实验，达到3路温度显示的结果。本设计，通用性好，功能强，重量轻，耗能低，可靠性高。

关键词：温度控制；单片机；AT89S51；DS18b20温度传感器；1602LCD

中图分类号：TP212.11 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 17-0000-01

MCU High-Precision Thermometer Design on Proteus Software

Luo Yongzhong

(Tianjin Polytechnic University,School of Electrical Engineering and Automation,Tianjin300387,China)

Abstract:The design is based on AT89S51 microcontroller and high-precision thermometer DS18B20 temperature sensor design,using the Proteus software and Keil51 simulation software to achieve the 3-way temperature display results.Oriented design,good features,light weight,low power consumption and high reliability.

Keywords:Temperature control;MCU;AT89S51;DS18b20 temperature sensor;1602LCD

一、引言

Proteus和Keil C的结合为单片机的开发提供了一个完美的平台，Proteus是模拟电路，数字电路，模数混合电路的设计与仿真平台；更是单片机系统先进的设计与仿真平台。实现了在计算机上完成从原理图与电路设计，电路分析与仿真，单片机代码级调试与仿真，系统测试与功能.验证到形成PCB的完整的设计与仿真过程。软件主要由ISIS和ARES两部分组成，ISIS的主要功能是原理图设计及电路原理的交互仿真，ARES主要用于印制电路板设计。其中Proteus ISIS可以仿真51系列，AVR，PIC，ARM等常用的MCU，并提供周边设备的仿真。

二、单片机高精度温度计系统硬件设计

本设计方案是以AT89S51单片机为控制核心，用温度传感器DS18B20进行温度采集，继而显示在LED上，从而达到显示当前环境温度的目的。整个系统硬件部分包括单片机、温度检测系统、LED显示器。

（一）AT897S51介绍。是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4k Bytes ISP（In-system programmable）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，AT89S51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。

（二）1602液晶显示器介绍。字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模块。1602LCD应用于智能仪表、通信和办公自动化等领域，它的主要作用是显示ASCII码字符，因此又被称作“字符型显示器件”。

（三）DS18b20温度传感器介绍。DS18B20是DALLAS公司生产的单总线数字温度传感器，具有3引脚TO－92小体积封装形式；温度测量范围为－55℃-＋125℃，可编程为9位-12位A/D转换精度，对应的可辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出，支持3V-5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便，其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生。

三、系统软件流程

主程序：在主程序流程中，初始化液晶模块，然后延时一段时间，进入While循环，读取温度，将温度显示在LED上。主程序的流程如下：

开始LCD模块初始延时While（1）读取温度值温度值显示While（1）循环

DS18B20模板程序：首先DS18B20初始化，复位DS18B20，然后单片机等待DS18B20的应答脉冲。一旦单片机检测到应答脉冲，便发起跳过ROM匹配操作命令。成功执行了ROM操作命令后，就可以使用内存操作命令，启动温度转换，延时一段时间后，等待温度转换完成。再发起跳过ROM匹配操作命令，然后读暂存器，将转换结果读出，并转为显示码，送到LED显示。

1602液晶模块程序：首先对1602液晶显示器进行初始化，按键复位后，延时15ms，进行初始化设置，依次为显示关闭、显示清屏、显示光标移动设置，最后进行写操作。

四、仿真结果

仿真电路及仿真结果如图1-3所示

五、结语

本文基于Proteus的单片机虚拟开发环境及KEIL51软件对高精度数字温度计进行了系统的设计与仿真，实现了对温度的测量，并能3位LED显示，利用仿真系统，不但可以节约开发时间和开发成本，而且还具有很大的灵活性和可扩展性。

参考文献：

[1]谢维成,杨加国.单片机原理与应用及C51程序设计[M].清华大学出版社,2009,7

[2]蒋浑平,周国雄.基于Proteus的单片机系统设计与仿真实例[M].机械工业出社

[3]胡汉才.单片机原理及其接口技术[M].北京:清华大学出版社,2002

[4]李杰写.数显式温度计的制作[J].电子世界,2003,10

[5]戴蓉,游凤荷,周景霞.单片机和多片DS1820组成的多点温度测控系统[J].汉理工大学马房山东院

[6]赵海兰,赵祥伟.智能温度传感器DS18B20的原理与应用[J].

[作者简介]罗永忠，男，天津工业大学电气工程与自动化学院，自动化08届本科生。