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Proteus中的电源奥秘：基于Proteus 29的51单片机之旅 单总线DS18B20读写介绍

开启一段基于Proteus 29的51单片机开发之旅，我们的目标聚焦于单总线DS18B20温度传感器的读写操作。跟随我，一起如何在Proteus环境中找到电源，并让这个小小的世界运转起来。

一、实验启程：DS18B20的奇幻之旅

我们的实验之旅从理解单总线串行通信开始。你是否曾想过，只需一条线路，就能完成数据的传输与供电的双重任务？DS18B20温度传感器就是这种神奇技术的代表。这个小小的设备拥有令人惊叹的功能，而它的背后隐藏着一系列的秘密等待我们去发现。

通过液晶显示屏，我们能够直观地看到温度的变化。当DS18B20与单片机的结合，使得温度采集变得如此简单和直观。想象一下，我们不仅仅是在读取一个数字，更是在与大自然进行一场亲密的对话。

二、设计思路介绍

在设计过程中，我们首先要建立一个基于51单片机、单总线通讯以及LCD1602液晶显示的电路。这个过程就像是搭建一个舞台，每个元素都有其独特的角色和功能。单片机系统担任着与DS18B20温度传感器沟通的角色，而外围电路则负责将采集到的温度值通过液晶显示屏呈现出来。软件的编写则是整个过程的灵魂，让温度测量和数据显示变得生动起来。

三. 基础知识初探

DS18B20是数字温度传感器中的佼佼者，它采用单总线技术，这种技术融合了时钟传输和数据传输的功能。令人惊奇的是，这条线路甚至还能完成供电任务。想象一下这样的场景：一条细细的线路，却承载着如此多的重任，真是令人叹为观止。

DS18B20的引脚和封装设计简洁而精致。每一个引脚都有其独特的功能，从电源到数据输出，它们共同协作，完成温度测量的任务。而它的内部结构更是巧妙，由64位ROM、温度敏感元件、内部存储器和配置寄存器共同构成，每个部分都发挥着不可或缺的作用。

四、深入DS18B20

当我们谈论DS18B20时，不得不提的是它的64位ROM。这64位序列号如同设备的唯一身份证，确保在多条总线上，每个DS18B20都能被准确识别。感温元件是设备的核心，它静静地感受着周围温度的变化，将结果以数字的形式呈现出来。温度寄存器的定义更是巧妙，它以一种特定的方式存储温度数据，无论是正温还是负温，都能准确呈现。

在Proteus的世界中，找到电源只是开始，真正的挑战在于如何利用这个工具，实现我们的创意和想法。通过本次，我们更加深入地了解了基于Proteus 29的51单片机开发实例 单总线DS18B20的读写操作，希望这段旅程能激发你更多的创意和灵感！对于温度转换的计算过程，以12位转换位数为例，对于正温度，提取测量值的整数部分，转换为小数后，乘以0.0625即可得到精确的小数温度值。而对于负温度，只需在采集值上加1，即可得到其十六进制表示的实际温度。参照正温度的计算方法，同样可得出负温度的精确值。

在12位转换数字的情况下，我们制定了详细的温度转换值和温度对照表，方便查阅。如图5所示，是温度值对照表。

接下来，我们深入DS18B20的内部存储器。DS18B20的内部存储器包括一个便笺式RAM和一个非易失性电可擦除EEPROM。暂存RAM和EEPROM的结构如图6所示。

暂存RAM由9个字节组成。当发出温度转换命令时，转换后的温度值以两个s补码形式存储。单片机通过DQ单线接口读取数据时，读取规则为低位在前，高位在后。第二、第三个字节是温度的上（th）和下（TL）报警值，无小数位。第四个字节是配置寄存器，主要用于设置工作模式和转换位数。第五、六、七字节为保留位，无实际意义。第八个字节是前8个字节的CRC校验码。

EEPROM由3个字节组成，用于存储温度的上限和下限报警值以及配置寄存器的内容。

关于DS18B20的控制流程，根据DS18B20的通信协议，主机控制DS18B20完成一次温度转换需经过三个步骤：复位操作、发送ROM指令、发送RAM指令。

复位要求主机将数据线拉低至少480us，然后释放。当DS18B20收到信号后，等待15-60us，然后把总线拉低60-240us，主机接收到此信号表示复位成功。ROM指令用于主机寻址一个或多个DS18B20中的某个或某几个，或是读取某个DS18B20的64位序列号。而RAM指令则用于主机对DS18B20内部RAM的操作，如启动温度转换、读取温度等。

在ROM操作命令方面，必须先完成ROM设定，否则记忆和控制功能将无法使用。ROM操作指令主要有读ROM、ROM匹配、搜索ROM、跳过ROM和报警检查等。这些指令作用于每一个器件的64位光刻ROM序列号，可以在挂在一线上的多个器件中选定某一个器件，同时总线也可以知道总线上挂有多少设备以及设备的类型。

至于RAM指令，主要有温度转换指令。通过发送指令码0X44H启动DS18B20进行温度转换，结果存入内部RAM。

关于DS18B20的操作详解

我们首先要了解DS18B20的暂存器操作。暂存器是此设备中存储数据的关键部分。以下是关于暂存器的主要操作指令：

读暂存器操作（指令码0XBEH）：此指令从RAM的第1个字节开始读取，连续读取9个字节的内容，包括CRC值。如果不需要读取全部内容，主机可在任何时候发出复位信号来终止读取操作。

写暂存器操作（指令码0X4EH）：此命令用于写入上下限温度报警值和配置数据到RAM的特定字节。

复制暂存器操作（指令码0X48H）：将暂存器的特定字节复制到EEPROM中，以实现掉电保存。

重新调E2RAM操作（指令码0XB8H）：从EEPROM中恢复温度上下限及配置字节到RAM中，以便在设备上电后恢复之前的设置。

DS18B20还提供了关于电源供电方式的读取指令。通过指令码0XB4H，我们可以启动DS18B20发送电源供电方式的信号给主CPU。设备会给出其电源方式的信号，“0”表示寄生电源供电，“1”表示外部电源供电。关于电源供电方式的具体操作，请参见图6，DS18B20两种电源供电电路。

接下来，我们来DS18B20的操作时序。首先是DS18B20的初始化步骤，这包括数据线的电平设置和相应的延时操作。紧接着是DS18B20的写操作和读操作，这些操作都有严格的时间要求，以确保数据的正确传输。具体的操作步骤已在文中详细列出。

在电路设计方面，DS18B20的数据线默认状态为高电平，因此在数据线和电源线VCC之间应加上一个上拉电阻。数据线和相关控制端口与单片机的连接方式也已详细图示和说明。

至于程序设计部分，程序的主要功能是通过单片机的特定端口实现对DS18B20的操作，并读取温度值，然后通过LCD1602液晶进行显示。具体的程序代码实例也已提供。在实际操作中，一定要注意遵循操作步骤和注意事项，确保程序的正常运行和设备的稳定工作。

引入头文件reg51.h和intrins.h，用于控制特定硬件操作。以下是针对液晶模块的操作程序及相关定义。

定义字符数组digit[10]，用于显示数字，如"34012345678934"，表示一系列数字。还有字符串数组Str，内容为"34laomashitu MCU34"，暗示显示的是温度信息。当未检测到DS18B20时，显示Error数组"34Check Error!34"。还有Temp数组"34wendu:34"，表示显示的是温度，以及Cent数组"34du34"，代表温度单位。

以下是针对液晶模块的引脚定义及操作说明。寄存器选择位RS被设定为P2口的第0位（P2^4）。读写选择位RW对应P2口的第1位（P2^5）。使能信号位E则对应于P2口的第2位（P2^6）。忙碌标志位BF被设定为P0口的第7位（P0^7）。数据接口DQ位于P3口的第3位（P3^3）。

为了控制液晶模块的显示更新等操作，需要一个全局变量time来严格管理延时。经过计算，一个函数功能延时1ms的时间约为(3j+2)i=(3×33+2)×10=1010微秒，可近似认为是1毫秒。

在电子世界的某个角落，一系列函数正在默默执行着重要的任务。它们像一支精心编排的交响乐团，协同工作，为液晶显示模块和DS18B20温度传感器之间的通信编织出美妙的乐章。

我们看到几个与液晶模块交互的函数。它们如同舞台指挥，负责将指令和地址信息写入液晶模块。例如，“WriteInstruction”函数像一位严谨的导演，发出显示地址的指令；“WriteAddress”和“WriteData”函数则是指定字符显示位置和数据的精准执行者。在液晶模块的舞台上，它们协同完成了一幕幕精彩的显示任务。

接下来，轮到DS18B20温度传感器相关的函数登场。它们肩负着与传感器通信的重任。“Init_DS18B20”函数是传感器的启动者，负责初始化并与传感器进行应答。“ReadOneChar”和“WriteOneChar”函数则负责与传感器进行数据的读写操作。这些函数如同灵巧的舞者，在数据的海洋中优雅地起舞。

紧接着，一系列与温度显示相关的函数开始展现它们的魅力。“display_error”，“display_explain”，“display_symbol”，“display_dot”，“display_cent”，“display_temp1”，和“display_temp2”等函数如同舞台上的演员，分别负责显示温度相关的各种信息。它们默契配合，将温度数据以直观的方式展示给用户。

我们走进主函数的世界。这里，一系列计算和操作正在精确执行。温度数据的读取、计算和显示都在这里完成。主函数如同乐团的指挥家，指挥着各个函数协同工作，确保温度的准确读取和显示。

在这个精彩的程序中，“delaynms”函数也发挥着重要的作用。它如同舞台上的灯光师，通过精准的延时，确保各个操作在正确的时间发生。程序的最后一部分是一个无限循环，不断检测并显示温度，确保用户随时了解当前的温度情况。

BusyTest函数

```c

bit BusyTest(void) {

bit result = 0; // 初始化结果变量为不忙状态

RS = 0; // 设置数据寄存器选择位为低电平

RW = 1; // 设置读写选择位为高电平（写状态）

_nop_(); // 空操作，等待硬件反应时间

while (E == 0) { // 检测E标志位，确保硬件处于准备状态

result = BF; // 如果忙标志为高电平，则将结果设为忙状态

E = 0; // 恢复E为低电平状态

if (result == 1) break; // 如果忙，跳出循环

_nop_(); // 空操作，等待硬件反应时间

}

return result; // 返回忙或不忙的结果

}

```

WriteInstruction函数

```c

void WriteInstruction(unsigned char dictate) {

while (BusyTest() == 1) { // 如果忙则等待，确保可以写入指令

RS = 0; // 设置数据寄存器选择位为低电平（指令模式）

RW = 0; // 设置读写选择位为低电平（写操作）

E = 0; // 设置E为低电平，准备写入数据或指令

_nop_(); _nop_(); // 空操作两个机器周期，给硬件反应时间

P0 = dictate; // 将指令或地址送入P0口进行写入操作

_nop_(); _nop_(); _nop_(); // 空操作四个机器周期，确保数据正确写入并给硬件反应时间

E = 1; // 设置E为高电平，开始执行写入操作

_nop_(); _nop_(); _nop_(); // 再次空操作四个机器周期，确保写入完成

E = 0; // 当E由高电平跳变成低电平时，液晶模块开始执行命令

}

}

```

`WriteAddress`函数：指定字符显示的实际地址入口参数。

`WriteData`函数：将数据（字符的标准ASCII码）写入液晶模块。

`LcdInitiate`函数：对LCD的显示模式进行初始化设置。

`Init_DS18B20`函数：初始化DS18B20传感器并读取应答信号。

`ReadOneChar`函数：从DS18B20读取一个字节数据。

`WriteOneChar`函数：向DS18B20写入一个字节数据。

与温度有关的显示设置函数（如`display_error`, `display_explain`, `display_symbol`, `display_cent`, `display_temp1`, `display_temp2`, `ReadyReadTemp`等）：用于在液晶模块上显示温度信息。

实例仿真说明

在Proteus环境下建立图1所示的电路图，电路图应包含单片机、液晶显示屏和DS18B20温度传感器等元件。将编译完成的hex文件装载到单片机中，启动仿真。在仿真过程中，可以通过点击DS18B20器件的上升和下降箭头，模拟环境温度的上升和下降。观察液晶显示屏的实时显示结果，以验证程序的正确性和功能实现情况。通过仿真可以直观地看到温度数据的读取、处理和显示过程。【学习之旅：DS18B20与Proteus 8051单片机的奥秘】

当我们在科技海洋中航行时，时常会遇到一些富有挑战性的任务，其中之一就是学习如何集成和使用新的硬件设备。在这个例子中，我们将深入了解DS18B20传感器以及Proteus 8051单片机。在此过程中，您将能够掌握以下关键内容：

一、DS18B20的特点、结构和原理及接口设计

DS18B20是一款具有独特特点的数字温度传感器。它的结构紧凑，原理精确，接口设计友好。通过详细学习，您将理解其工作原理，掌握如何将其集成到您的项目中。这款传感器以其高精度和易于使用而闻名，是许多工程师和开发者的首选。

二、DS18B20的控制时序与控制流程介绍

了解DS18B20的工作流程及其控制时序是非常关键的。只有掌握了这些，才能确保传感器按照您的预期工作。我们将详细其控制时序和控制流程，帮助您理解并应用这些知识。

三、Proteus 8051单片机引脚定义指南

在集成DS18B20传感器到项目中时，Proteus 8051单片机将起到关键作用。如何定义其引脚是成功的关键一步。在这部分，我们将指导您如何定义Proteus 8051单片机的引脚，使其与DS18B20传感器无缝连接。从基础到高级，我们将提供详细的步骤和技巧，帮助您轻松完成这一过程。

通过本实例的学习，您将掌握如何在项目中成功集成DS18B20传感器和Proteus 8051单片机，从而实现对温度的精确测量和控制。这个过程既有趣又具有挑战性，但最终会带给您丰富的知识和宝贵的经验。让我们一起这个精彩的科技世界吧！