基于RTX51实时操作系统的交通灯控制系统的设计

摘要：相对与传统的开发方式而言，用实时操作系统进行开发是一种效率更高的方式。现以道路交通灯控制系统为例。具体介绍了基于小型多任务实时操作系统RTX51开发软件系统的方法和步骤，给出了系统的硬件电路及软件设计方案。实践测量表明，基于RTX51开发的软件系统，系统在实时性、稳定性和可靠性等方面都得到了提高。
关键词：交通灯控制系统；实时操作系统；RTX51

O 引言
一个高效的单片机智能控制系统，不仅要求系统能够同时执行多个任务，对每个任务作出实时响应，而且要求系统能够及时响应随机发生的外部事件，并对其作出快速处理。对于这样的系统应用，采用实时操作系统RTOS(Real-time-Operating System)作为系统软件设计平台是一个良好的选择，它可以灵活地安排系统资源，简化复杂的软件设计，加快软件的开发效率，大大缩短了项目的开发周期。道路交通灯是最常见的一种多任务控制系统，本文以此为倒，详细阐述了51嵌入式实时操作系统RTX51开发软件的方法和步骤。

1 系统硬件电路设计
交通信号灯控制系统主要实现以下三个功能：
(1)信号灯指示，即完成十字路口红、黄、绿交通信号灯的控制。
(2)时间显示，各个信号灯持续的时间显示。
(3)紧急情况响应，当系统出现故障或者有紧急情况是能够及时响应。
根据以上功能要求，完整的交通灯控制系统硬件电路如图l所示，主要由三部分模块组成：单片机最小系统模块、红绿色显示模块、倒计时显示模块、紧急中断模块。


(1)单片机最小系统：包括时钟电路和开关复位电路。单片机选用具有成本低廉且具有串口ISP下载功能的STC89C52单片机，晶振选用12 MHz。
(2)信号灯指示电路：东西南北四个方向分别有红、绿、黄三个状态指示的灯，其中南北方向的红绿黄发光二极管分别连接到P1．O～P1．2，东西方向的红绿黄发光二极管分别连接到P1．3～P1．5。
(3)倒计时显示：每个交通灯状态倒计时时间由两位共阳数码管显示，八位段码分别连接到P0．0～P2．7，两位位选通过反向器分别连接到P3．4、P3．5。
(4)紧急中断：开关K1为紧急中断开关，当有特殊情况时按下K1，K1连接到单片机P3．2外部中断O输入端。

2 基于RTX51的软件设计
近年来，利用嵌入式实时操作系统来开发嵌入式系统的软件已是大势所趋。这是因为传统的这类设计中，大多采用了中断结合单任务的顺序机制进行，这种设计方法虽然比较直观，但是也带来了诸如稳定性差、不便于调试等问题。尤其是当系统比较复杂、实时性要求比较高时，这种单任务机制的缺陷更为明显。利用嵌入式实时操作系统，程序开发者可以将复杂的系统分成多个相对独立的任务，从而分而治之，降低了系统的复杂性；通过对不同的任务赋以不同的优先级，从而能够保证系统的实时性；同时，由于软件系统有多个任务组成，所以其模块化程度好。提高了系统的可维护性。因此，这里利用实时操作系统RTX51来进行软件系统的设计。