单片机的智能温控警示牌设计
引言 1
一、系统整体方案设计 1
（一）方案论证 1
1．纯硬件pt100测量温度 1
2．基于单片机的温控系统 2
（二）方案总结 3
二、系统主要元器件介绍 3
（一）AT89C51简介 3
（二）DS18B20温度传感器 5
1．DS18B20温度传感器简介 5
2．DS18B20的工作原理 5
（三）LED电子显示屏简介 6
（四）74HC154 简介 7
（五）74HC595简介 8
三、各单元电路设计 8
（一）温度采集电路 8
（二）显示电路 8
（三）驱动电路 9
四、软件设计 10
（一）程序设计 10
（二）仿真及分析 11
1．Proteus简介 11
2．系统仿真分析 12
（三）系统功能总结 13
结束语 13
致谢 13
参考文献 14
附录一 电路图 15
附录二 程序 16
引言
警示牌主要功能是对人们起到一种劝戒，引导作用。警示语是靠人们自觉地去遵守与执行。警示牌已越来越成为人们生活中不可或缺的重要组成部分。因此，在一些特殊的天气里，警示牌可以提高人们的警觉性。从侧面对人们起到保护作用。警示牌也可以给人们温暖和温馨的感觉。
基于单片机的温度控制警示牌系统的中心设备是单片机和温度传感器，温度传感器的发展大致可分为以下的3个阶段：
（1）传统的分立式温度传感器以热电偶传感器为主。
（ *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
2）模拟集成温度传感器。特点:功能单一、误差小、体积小、功耗低。
（3）智能温度传感器分为两类接触式温度传感器和非接触式温度传感器。
了解单片机微型计算机实时控制的LED点阵显示的发展历史与现状，根据已掌握的理论知识和生活需要，制定出基于单片机实时控制的温度警示牌系统硬件、软件的设计方案，把温度传感器这个单独的器件，加上一些其他器件，让它能实现探测温度、显示温度，从而实现在不同温度下显示不同的作用。并进行方案可行性的验证和调试，最终完成设计。
一、系统整体方案设计
本文的总体构思是：利用温度传感器DS18B20检测环境温度并直接输出数字温度信号给单片机AT89C51进行处理，在LED点阵上显示当前环境温度范围以及预设文字。当实际温度过高时，显示温度数值和“注意降温”；当实际温度过低时，显示温度数值和“注意保暖”。在正常温度下显示“欢迎你！”。
（一）方案论证
1．纯硬件pt100测量温度
在传统的仪器仪表中，一般都采用这种方法，在构建恒流或者恒压法后，在利用欧姆定律，算出Pt100的阻值，然后查询分度表，得到温度。
设计原理
pt100是铂热电阻，它的阻值跟温度的变化成正比。PT100的阻值与温度变化关系为：当PT100温度为0℃时它的阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。它的工业原理：当PT100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆，它的阻值会随着温度上升而成匀速增长的。
表1-1 PT100分度表
温度 ℃ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
电阻值（Ω）
-40 -30 -20 -10 0 84.27 88.22 92.16 96.09 100.00 83.87 87.83 91.77 95.69 99.61 83.48 87.43 91.37 95.30 99.22 83.08 87.04 90.98 94.91 98.83 82.69 86.64 90.59 94.52 98.44 82.29 86.25 90.19 94.12 98.04 81.89 85.85 89.80 93.73 97.65 81.50 85.46 89.40 93.34 97.26 81.10 85.06 89.01 92.95 96.87 80.70 84.67 88.62 92.55 96.48
0 10 20 30 40 100.00 103.90 107.79 111.67 115.54 100.39 104.29 108.18 112.06 115.93 100.78 104.68 108.57 112.45 116.31 101.17 105.07 108.96 112.83 116.70 101.56 105.46 109.35 113.22 117.08 101.95 105.85 109.73 113.61 117.47 102.34 106.24 110.12 114.00 117.86 102.73 106.63 110.51 114.38 118.24 103.12 107.02 110.90 114.77 118.63 103.51 107.40 111.29 115.15 119.01
50 60 70 80 90 119.40 123.24 127.08 130.90 134.71 119.78 123.63 127.46 131.28 135.09 120.17 124.01 127.84 131.66 135.47 120.55 124.39 128.22 132.04 135.85 120.94 124.78 128.61 132.42 136.23 121.32 125.16 128.99 132.80 136.61 121.71 125.54 129.37 133.18 136.99 122.09 125.93 129.75 133.57 137.37 122.47 126.31 130.13 133.95 137.75 122.86 126.69 130.52 134.33 138.13
100 110 120 130 140 138.51 142.29 146.07 149.83 153.58 138.88 142.67 146.44 150.21 153.96 139.26 143.05 146.82 150.58 154.33 139.64 143.43 147.20 150.96 154.71 140.02 143.80 147.57 151.33 155.08 140.40 144.18 147.95 151.71 155.46 140.78 144.56 148.33 152.08 155.83 141.16 144.94 148.70 152.46 156.20 141.54 145.31 149.08 152.83 156.58 141.91 145.69 149.46 153.21 156.95
150 160 170 180 190 157.33 161.05 164.77 168.48 172.17 157.70 161.43 165.14 168.85 172.54 158.07 161.80 165.51 169.22 172.91 158.45 162.17 165.89 169.59 173.28 158.82 162.54 166.26 169.96 173.65 159.19 162.91 166.63 170.33 174.02 159.56 163.29 167.00 170.70 174.38 159.94 163.66 167.37 171.07 174.75 160.31 164.03 167.74 171.43 175.12 160.68 164.40 168.11 171.80 175.49
一、系统整体方案设计 1
（一）方案论证 1
1．纯硬件pt100测量温度 1
2．基于单片机的温控系统 2
（二）方案总结 3
二、系统主要元器件介绍 3
（一）AT89C51简介 3
（二）DS18B20温度传感器 5
1．DS18B20温度传感器简介 5
2．DS18B20的工作原理 5
（三）LED电子显示屏简介 6
（四）74HC154 简介 7
（五）74HC595简介 8
三、各单元电路设计 8
（一）温度采集电路 8
（二）显示电路 8
（三）驱动电路 9
四、软件设计 10
（一）程序设计 10
（二）仿真及分析 11
1．Proteus简介 11
2．系统仿真分析 12
（三）系统功能总结 13
结束语 13
致谢 13
参考文献 14
附录一 电路图 15
附录二 程序 16
引言
警示牌主要功能是对人们起到一种劝戒，引导作用。警示语是靠人们自觉地去遵守与执行。警示牌已越来越成为人们生活中不可或缺的重要组成部分。因此，在一些特殊的天气里，警示牌可以提高人们的警觉性。从侧面对人们起到保护作用。警示牌也可以给人们温暖和温馨的感觉。
基于单片机的温度控制警示牌系统的中心设备是单片机和温度传感器，温度传感器的发展大致可分为以下的3个阶段：
（1）传统的分立式温度传感器以热电偶传感器为主。
（ *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
2）模拟集成温度传感器。特点:功能单一、误差小、体积小、功耗低。
（3）智能温度传感器分为两类接触式温度传感器和非接触式温度传感器。
了解单片机微型计算机实时控制的LED点阵显示的发展历史与现状，根据已掌握的理论知识和生活需要，制定出基于单片机实时控制的温度警示牌系统硬件、软件的设计方案，把温度传感器这个单独的器件，加上一些其他器件，让它能实现探测温度、显示温度，从而实现在不同温度下显示不同的作用。并进行方案可行性的验证和调试，最终完成设计。
一、系统整体方案设计
本文的总体构思是：利用温度传感器DS18B20检测环境温度并直接输出数字温度信号给单片机AT89C51进行处理，在LED点阵上显示当前环境温度范围以及预设文字。当实际温度过高时，显示温度数值和“注意降温”；当实际温度过低时，显示温度数值和“注意保暖”。在正常温度下显示“欢迎你！”。
（一）方案论证
1．纯硬件pt100测量温度
在传统的仪器仪表中，一般都采用这种方法，在构建恒流或者恒压法后，在利用欧姆定律，算出Pt100的阻值，然后查询分度表，得到温度。
设计原理
pt100是铂热电阻，它的阻值跟温度的变化成正比。PT100的阻值与温度变化关系为：当PT100温度为0℃时它的阻值为100欧姆
表1-1 PT100分度表
温度 ℃ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
电阻值（Ω）
-40 -30 -20 -10 0 84.27 88.22 92.16 96.09 100.00 83.87 87.83 91.77 95.69 99.61 83.48 87.43 91.37 95.30 99.22 83.08 87.04 90.98 94.91 98.83 82.69 86.64 90.59 94.52 98.44 82.29 86.25 90.19 94.12 98.04 81.89 85.85 89.80 93.73 97.65 81.50 85.46 89.40 93.34 97.26 81.10 85.06 89.01 92.95 96.87 80.70 84.67 88.62 92.55 96.48
0 10 20 30 40 100.00 103.90 107.79 111.67 115.54 100.39 104.29 108.18 112.06 115.93 100.78 104.68 108.57 112.45 116.31 101.17 105.07 108.96 112.83 116.70 101.56 105.46 109.35 113.22 117.08 101.95 105.85 109.73 113.61 117.47 102.34 106.24 110.12 114.00 117.86 102.73 106.63 110.51 114.38 118.24 103.12 107.02 110.90 114.77 118.63 103.51 107.40 111.29 115.15 119.01
50 60 70 80 90 119.40 123.24 127.08 130.90 134.71 119.78 123.63 127.46 131.28 135.09 120.17 124.01 127.84 131.66 135.47 120.55 124.39 128.22 132.04 135.85 120.94 124.78 128.61 132.42 136.23 121.32 125.16 128.99 132.80 136.61 121.71 125.54 129.37 133.18 136.99 122.09 125.93 129.75 133.57 137.37 122.47 126.31 130.13 133.95 137.75 122.86 126.69 130.52 134.33 138.13
100 110 120 130 140 138.51 142.29 146.07 149.83 153.58 138.88 142.67 146.44 150.21 153.96 139.26 143.05 146.82 150.58 154.33 139.64 143.43 147.20 150.96 154.71 140.02 143.80 147.57 151.33 155.08 140.40 144.18 147.95 151.71 155.46 140.78 144.56 148.33 152.08 155.83 141.16 144.94 148.70 152.46 156.20 141.54 145.31 149.08 152.83 156.58 141.91 145.69 149.46 153.21 156.95
150 160 170 180 190 157.33 161.05 164.77 168.48 172.17 157.70 161.43 165.14 168.85 172.54 158.07 161.80 165.51 169.22 172.91 158.45 162.17 165.89 169.59 173.28 158.82 162.54 166.26 169.96 173.65 159.19 162.91 166.63 170.33 174.02 159.56 163.29 167.00 170.70 174.38 159.94 163.66 167.37 171.07 174.75 160.31 164.03 167.74 171.43 175.12 160.68 164.40 168.11 171.80 175.49
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