基于RTX51實時操作系統的交通燈控制系統的設計

摘要：相對與傳統的開發方式而言，用實時操作系統進行開發是一種效率更高的方式?，F以道路交通燈控制系統為例。具體介紹了基于小型多任務實時操作系統RTX51開發軟件系統的方法和步驟，給出了系統的硬件電路及軟件設計方案。實踐測量表明，基于RTX51開發的軟件系統，系統在實時性、穩定性和可靠性等方面都得到了提高。
關鍵詞：交通燈控制系統；實時操作系統；RTX51

O 引言
一個高效的單片機智能控制系統，不僅要求系統能夠同時執行多個任務，對每個任務作出實時響應，而且要求系統能夠及時響應隨機發生的外部事件，并對其作出快速處理。對于這樣的系統應用，采用實時操作系統RTOS(Real-time-Operating System)作為系統軟件設計平臺是一個良好的選擇，它可以靈活地安排系統資源，簡化復雜的軟件設計，加快軟件的開發效率，大大縮短了項目的開發周期。道路交通燈是最常見的一種多任務控制系統，本文以此為倒，詳細闡述了51嵌入式實時操作系統RTX51開發軟件的方法和步驟。

1 系統硬件電路設計
交通信號燈控制系統主要實現以下三個功能：
(1)信號燈指示，即完成十字路口紅、黃、綠交通信號燈的控制。
(2)時間顯示，各個信號燈持續的時間顯示。
(3)緊急情況響應，當系統出現故障或者有緊急情況是能夠及時響應。
根據以上功能要求，完整的交通燈控制系統硬件電路如圖l所示，主要由三部分模塊組成：單片機最小系統模塊、紅綠色顯示模塊、倒計時顯示模塊、緊急中斷模塊。


(1)單片機最小系統：包括時鐘電路和開關復位電路。單片機選用具有成本低廉且具有串口ISP下載功能的STC89C52單片機，晶振選用12 MHz。
(2)信號燈指示電路：東西南北四個方向分別有紅、綠、黃三個狀態指示的燈，其中南北方向的紅綠黃發光二極管分別連接到P1．O～P1．2，東西方向的紅綠黃發光二極管分別連接到P1．3～P1．5。
(3)倒計時顯示：每個交通燈狀態倒計時時間由兩位共陽數碼管顯示，八位段碼分別連接到P0．0～P2．7，兩位位選通過反向器分別連接到P3．4、P3．5。
(4)緊急中斷：開關K1為緊急中斷開關，當有特殊情況時按下K1，K1連接到單片機P3．2外部中斷O輸入端。

2 基于RTX51的軟件設計
近年來，利用嵌入式實時操作系統來開發嵌入式系統的軟件已是大勢所趨。這是因為傳統的這類設計中，大多采用了中斷結合單任務的順序機制進行，這種設計方法雖然比較直觀，但是也帶來了諸如穩定性差、不便于調試等問題。尤其是當系統比較復雜、實時性要求比較高時，這種單任務機制的缺陷更為明顯。利用嵌入式實時操作系統，程序開發者可以將復雜的系統分成多個相對獨立的任務，從而分而治之，降低了系統的復雜性；通過對不同的任務賦以不同的優先級，從而能夠保證系統的實時性；同時，由于軟件系統有多個任務組成，所以其模塊化程度好。提高了系統的可維護性。因此，這里利用實時操作系統RTX51來進行軟件系統的設計。