1、第32章 道路交通灯控制系统,实时多任务操作系统（RTOS）常用于处理复杂的多任务控制系统。8051单片机支持典型的RTX-51实时多任务操作系统。通过RTX-51的任务管理工具，可以使单个51系统微处理器可以管理多个任务或者进程。目前，51系列单片机最常用的是RTX-51 Tiny实时多任务操作系统。本章通过一个道路交通灯控制系统，来讲解RTX-51 Tiny实时多任务操作系统的设计。,32.1 交通灯控制系统概述,道路交通灯也就是常说的红绿灯，这是最常见的一种控制系统，在一般的道路交叉口都可以看到。道路交通灯的控制综合了一般测控系统常用的功能，包括按键输入、时钟控制、显示以及串口通信等。下
2、面介绍道路交通灯的基本原理。,32.1.1 道路交通灯概述,典型的道路交通灯示意图，如图32.1所示。其中主干道为双向的交通线路，和其垂直的辅路可供行人行走。主干道上的红绿灯指挥车辆的行驶，辅路上的红绿灯指挥行人的通过与禁止。行人按钮用于行人通过马路的申请，当按下该按钮后，主干道变为红灯，禁止车辆通过，此后行人路灯变为绿灯，行人便可以通过马路。,32.1.2 交通灯控制系统,道路交通灯使用一般的单进程程序很难简洁有效地实现，如果采用实时多任务系统则可以很容易达到很好的效果。在一个用户定义的时间段里，交通灯受系统控制。在规定时间段之外，黄灯闪烁。如果一个行人按下了行人按钮，交通灯立即进入行人过马
3、路状态，表示行人需要穿过马路。否则，交通灯持续不断地工作。 如果采用实时多任务操作系统，则道路交通灯控制系统至少应该包括如下几个任务。 任务0：初始化系统，并且启动所有其他的任务； 任务1：完成交通灯控制器的命令处理； 任务2：控制系统时钟； 任务3：如果时间在活跃的时间段之外，使黄色灯闪烁； 任务4：当时间在活跃的时间段（在开始和结束时间之间）里以后，控制交通灯的交变显示； 任务5：读取行人按钮是否按下，并且执行相应的处理。,32.2 交通灯控制系统原理图,道路交通灯控制系统原理图，如图所示。,32.3 多任务交通灯控制系统程序,这里在Keil Vison3集成开发环境中，使用Keil C5
4、1语言进行道路交通灯控制系统的设计。其中采用了RTX-51 Tiny的实时多任务操作系统。,32.3.1 建立项目,首先在Keil Vison3集成开发环境中建立项目，具体操作步骤如下：,32.3.2 多任务划分及程序设计,使用RTX-51 Tiny实时多任务操作系统进行交通灯控制，整个系统将被分成如下几个任务。 任务0：用于初始化串口，并且启动所有其他的任务； 任务1：用于完成交通灯控制器的命令处理，并负责控制和处理接收到的串行命令； 任务2：用于控制系统时钟； 任务3：如果时间在活跃的时间段之外，黄色灯闪烁； 任务4：当时间落在活跃的时间段（在开始和结束时间之间）里以后，控制交通灯的交错变
5、化； 任务5：读取行人按钮是否按下，如果按钮按下则向任务4发送信号； 任务6：如果在串行指令里遇到了ESC字符，则向任务1发送一个信号，并且终止显示命令。,32.3.3 串行通信函数,串行通信函数用于处理串行口的中断数据通信。其函数包含在SERIAL_Communication.c文件中。这里包含基本的串行口初始化、字符输入输出以及串行中断处理等。下面在介绍各个函数之前，首先给出程序需要用到的一些头文件及预定于，示例如下： (详细内容请参照本书),32.3.4 获取命令函数,获取命令函数getline用来编辑从串口接收到的字符，该函数位于GETCOMMAND.C文件中。这里通过_getkey函
6、数获取串行口输入的命令，然后对不同的命令进行不同的处理。程序规定了如下几个命令键及其代码： CNTLQ，对应的字符代码为0x11； CNTLS，对应的字符代码为0x13； DEL，对应的字符代码为0x7F； BACKSPACE，对应的字符代码为0x08； CR，对应的字符代码为0x0D； LF，对应的字符代码为0x0A。,32.4 小结,本章详细讲述了道路交通灯的运行原理，以及如何使用RTX-51 Tiny程序来实现道路交通灯的控制模拟。本章给出了详细的电路图，以及RTX-51 Tiny的多任务程序。通过本章的学习，可以掌握实时多任务操作系统的设计，尤其是基于8051单片机的RTX-51 Tiny的程序设计。,
