基于RTX51實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘要：相對(duì)與傳統(tǒng)的開(kāi)發(fā)方式而言，用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)是一種效率更高的方式?，F(xiàn)以道路交通燈控制系統(tǒng)為例。具體介紹了基于小型多任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)RTX51開(kāi)發(fā)軟件系統(tǒng)的方法和步驟，給出了系統(tǒng)的硬件電路及軟件設(shè)計(jì)方案。實(shí)踐測(cè)量表明，基于RTX51開(kāi)發(fā)的軟件系統(tǒng)，系統(tǒng)在實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性和可靠性等方面都得到了提高。
關(guān)鍵詞：交通燈控制系統(tǒng)；實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)；RTX51

O 引言
一個(gè)高效的單片機(jī)智能控制系統(tǒng)，不僅要求系統(tǒng)能夠同時(shí)執(zhí)行多個(gè)任務(wù)，對(duì)每個(gè)任務(wù)作出實(shí)時(shí)響應(yīng)，而且要求系統(tǒng)能夠及時(shí)響應(yīng)隨機(jī)發(fā)生的外部事件，并對(duì)其作出快速處理。對(duì)于這樣的系統(tǒng)應(yīng)用，采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)RTOS(Real-time-Operating System)作為系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)是一個(gè)良好的選擇，它可以靈活地安排系統(tǒng)資源，簡(jiǎn)化復(fù)雜的軟件設(shè)計(jì)，加快軟件的開(kāi)發(fā)效率，大大縮短了項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)周期。道路交通燈是最常見(jiàn)的一種多任務(wù)控制系統(tǒng)，本文以此為倒，詳細(xì)闡述了51嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)RTX51開(kāi)發(fā)軟件的方法和步驟。

1 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)
交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)以下三個(gè)功能：
(1)信號(hào)燈指示，即完成十字路口紅、黃、綠交通信號(hào)燈的控制。
(2)時(shí)間顯示，各個(gè)信號(hào)燈持續(xù)的時(shí)間顯示。
(3)緊急情況響應(yīng)，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者有緊急情況是能夠及時(shí)響應(yīng)。
根據(jù)以上功能要求，完整的交通燈控制系統(tǒng)硬件電路如圖l所示，主要由三部分模塊組成：單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊、紅綠色顯示模塊、倒計(jì)時(shí)顯示模塊、緊急中斷模塊。


(1)單片機(jī)最小系統(tǒng)：包括時(shí)鐘電路和開(kāi)關(guān)復(fù)位電路。單片機(jī)選用具有成本低廉且具有串口ISP下載功能的STC89C52單片機(jī)，晶振選用12 MHz。
(2)信號(hào)燈指示電路：東西南北四個(gè)方向分別有紅、綠、黃三個(gè)狀態(tài)指示的燈，其中南北方向的紅綠黃發(fā)光二極管分別連接到P1．O～P1．2，東西方向的紅綠黃發(fā)光二極管分別連接到P1．3～P1．5。
(3)倒計(jì)時(shí)顯示：每個(gè)交通燈狀態(tài)倒計(jì)時(shí)時(shí)間由兩位共陽(yáng)數(shù)碼管顯示，八位段碼分別連接到P0．0～P2．7，兩位位選通過(guò)反向器分別連接到P3．4、P3．5。
(4)緊急中斷：開(kāi)關(guān)K1為緊急中斷開(kāi)關(guān)，當(dāng)有特殊情況時(shí)按下K1，K1連接到單片機(jī)P3．2外部中斷O輸入端。

2 基于RTX51的軟件設(shè)計(jì)
近年來(lái)，利用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)來(lái)開(kāi)發(fā)嵌入式系統(tǒng)的軟件已是大勢(shì)所趨。這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的這類設(shè)計(jì)中，大多采用了中斷結(jié)合單任務(wù)的順序機(jī)制進(jìn)行，這種設(shè)計(jì)方法雖然比較直觀，但是也帶來(lái)了諸如穩(wěn)定性差、不便于調(diào)試等問(wèn)題。尤其是當(dāng)系統(tǒng)比較復(fù)雜、實(shí)時(shí)性要求比較高時(shí)，這種單任務(wù)機(jī)制的缺陷更為明顯。利用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，程序開(kāi)發(fā)者可以將復(fù)雜的系統(tǒng)分成多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的任務(wù)，從而分而治之，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性；通過(guò)對(duì)不同的任務(wù)賦以不同的優(yōu)先級(jí)，從而能夠保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性；同時(shí)，由于軟件系統(tǒng)有多個(gè)任務(wù)組成，所以其模塊化程度好。提高了系統(tǒng)的可維護(hù)性。因此，這里利用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)RTX51來(lái)進(jìn)行軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。