文章目錄

• 基于Tiny-51操作系統的51單片機溫度測控系統設計
• • 一、設計題目
  • 二、設計要求
  • 三、設計作用及目的
  • 四、硬件設計
  • 五、軟件流程
  • 六、調試界面
  • 七、心得體會
  • 八、程序源碼

基于Tiny-51操作系統的51單片機溫度測控系統設計

一、設計題目

? 溫度測控儀（擴展板AD仿真）

二、設計要求

使用電位器輸出電壓進行采樣仿真溫度測量，設定溫度范圍從-20-200攝氏度，采樣分辨率為0.01攝氏度；

采樣進行定時采樣，采樣時間自定（推薦1秒）；

采樣得到的數字量通過曲線擬合出溫度值，并將溫度數值顯示在OLED顯示屏，同時OLED也要顯示當前時間；

分三個不同時間段進行報警，可以切換攝氏度與華氏度單位；

通過矩陣鍵盤和OLED顯示屏設計人機交互界面，設置溫度的上下限值、設置時間段、設置當前時間；16個矩陣鍵盤的按鍵功能分配如下，0-9、設置、確認、上移、下移（兼具單位切換）、左移、右移；下載程序第一次上電后，設定值有默認值，后續如果修改設定值，設定值存入AT24C02，掉電不丟失；

制定通信協議，可以在PC機通過串口助手獲取當前的溫度值、當前時間、當前運行狀態（正常、超上限、超下限）；

制定通訊協議，可以發送指令，通過上位機設定溫度的上下限、時間段和當前時間

三、設計作用及目的

• 設計作用

  ? 本次設計的主要作用是提高同學們對于51單片機的掌握程度，掌握使用51單片機進行項目開發的流程，通過團隊合作制作一個具有一定項目意義的項目，讓每一位成員參與到項目的設計之中，了解設計的流程，將所學的知識應用到項目之中，實現所有功能。

• 設計目的

  ? 基于STC89C52RC單片機，編寫程序，調度外圍模塊，達到可以實時ad采集電壓轉化為溫度，同時顯示時間，以及溫度上下限，并且可以進入設置界面，設置溫度單位，3個溫度時間段，以及在其時間段范圍內，溫度上下限的設定。

四、硬件設計

• 功能模塊選擇：

溫度模擬采集：溫度模擬使用A-D模塊，將電位器的輸入電壓（模擬量Analog）轉換為輸出量（數字量Digital），在使用單片機讀取數字量電壓信號。此處我們使用的是ADS1015采集模塊，該模塊通過IIC配置模塊內部寄存器，讀寫地址位分別為：0x91和0x90，通過對不同寄存器寫入對應值，可以控制開始轉換，讀取采集數據的功能。IIC總線協議不清楚的可以看我的另外一篇文章：鏈接；

時間模塊：P8563時間模塊該模塊也是通過IIC總線進行讀寫操作，寫入對應時間寄存器設定時間后，自動進行時間計數，搭配外部電源與晶振，可以在斷電時繼續運行，維持時間計數，可以通過IIC讀取寄存器，讀取當前時間。

顯示模塊：采用OLED模塊做顯示，本模塊通過IIC配置對應寄存器，IIC寫入GRAM，OLED顯示對應的設置，OLED顯示清晰，成本也較為低廉，故選用此模塊。

存儲模塊：AT24C02，該模塊通過IIC寫入數據，將需要存儲的數據寫入24C02（EEPROM）內部對應的區域，每次寫入一個字節，讀取時也是通過IIC總線讀取，每次讀取一個字節。

• 硬件電路連接：

IO口分配：電路硬件連接的設計結合各個模塊的IO口使用情況來設計，時間、存儲、模擬采集、數據顯示皆使用IIC，且地址不重復，故可以使用同一組IIC總線，根據各個模塊的地址進行不同模塊的讀寫操作。此處由于使用模塊皆為5v或5v以下，使用電腦供電足夠，電源可直接進行連接，無需適配其他的穩壓方式。

硬件連接圖：

2.1 整體硬件思路：

2.2 實際連接方案：

ADS1015電路設計圖，圖中SCL：P0.4；SDA：P0.5；

PCF8563時鐘模塊以及AT24C02EEPROM模塊，SCL：P0.4；SDA：P0.5；

? OLED顯示模塊：SCL：P0.4；SDA：P0.5；

? 蜂鳴器及LED連接電路：

? 51單片機最小系統電路：

? 矩陣鍵盤硬件原理圖：

五、軟件流程

• 程序流程圖：
  
• 各部分任務流程圖

啟動任務

ADC采集任務

串口任務

按鍵任務

顯示任務

時鐘任務

報警任務

存儲任務

• 矩陣按鍵功能表：
  

六、調試界面

數據界面：

設置界面：

七、心得體會

過去的51單片機開發都是以裸機直接進行開發，程序編寫復雜，邏輯難以布置，在程序任務量大了之后一旦出現bug，難以進行修改，因為使用過操作系統進行開發，我也比較傾向于使用操作系統進行開發，分析了本次題目之后，因為程序的功能較為復雜，所以使用操作系統有一定的必要性，使用的實時系統是keil公司推出的RTX51 tiny版本，采取分時調度，任務主程序占據RAM9字節，每創建一個任務占據3個字節，每個信號量占據3字節，ROM最大900個字節，這些使用資源對于擁有256RAM和8kROM的stc89c52rc來說開銷也很小，在使用了RTX之后，任務的開發難度下降了很多，每種類型的任務單獨封裝成一個線程，線程間通過信號和全局量進行同步與通信，在出現BUG時，可以很快根據現象找到對應錯誤的線程位置，提高開發的速度，同時通過這次課設我也進一步加強了我對于51單片機內部結構的熟悉，加強了我對51外設的了解與使用程度，進一步加深了我對51配置外圍模塊的理解，以及串口通信，IIC總線的使用程度。

八、程序源碼

Gitee：鏈接

總結

以上是生活随笔為你收集整理的基于Tiny-51操作系统的51单片机温度测控系统设计的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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