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1、 钦 州学院单片机课程设计报告基于多任务实时操作系统RTX51的交通灯系统院 系 物理与电子工程学院 专 业 电子信息工程 学 生 班 级 2010级2班 指导教师单位 物理与材料科学学院 指导教师姓名 包敬海 指导教师职称 副教授 2013年10月基于多任务实时操作系统RTX51的交通灯系统电子信息工程专业2010级 吕凯强 凌嘉丽指导教师 包敬海摘要本系统由单片机系统、键盘、交通灯演示系统组成。系统包括人行道、左转、右转、以及基本的交通灯的功能。系统除基本交通灯功能外，还具有紧急情况处理、分时段调整信号灯的点亮时间以及根据具体情况手动控制等功能。红绿灯控制是智能交通系统的一个重要部分，本文
2、给出了一个用单片机控制的简易交通红绿灯自动控制系统。该系统适用于十字路口，并对放行和禁行时间进行倒计时显示（秒）。 在车辆通行繁忙的十字交叉路口设置的交通灯控制系统，其特点是：道路较窄而车流量较大，主干道，支干道的车辆通行时间不等，同时设有道路应急控制。具体的情况是：在正常的情况下，东西支干道通行时间为20秒，南北主干道通行时间为30秒，每个方向在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5秒钟，才能变换运行车道。并且能够在人工监控状态下，如果一道有车而另一道无车，交通灯控制系统能立即让有车道放行。而且有紧急车辆要求通过时，系统要能禁止普通车辆通行。 关键词；交通灯控制系统；实时操作系统；RTX51设计目的
3、 :（1）进一步掌握单片机课程所学的基础理论知识。（2）熟悉单片机最小系统，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。（3）学会利用实时操作系统，RTX51设计交通灯控制系统。设计技术指标与要求要求具备红、黄、绿灯的基本功能，具备LED数字显示剩余时间的功能，具备设置时间长度的功能。可以自行添加其他功能。目录 前言11 基于多任务实时操作系统RTX51的交通灯系统 11.1 设计思想 11.1.1 设计方案11.1.2 设计所需的元件21.2 设计原理 31.2.1 基于RTX51的软件设计部分51.2.2 程序设计部分72 电路仿真 93 电路连接测试 103.1 安装焊接 103.2
4、 测试 113.2.1 使用仪器 113.2.2 测试结果 124 设计体会 12参考文献 13在清洗液中硅表面为负电位有些颗粒也为负电位，由于两者的电的排斥力作用可防止粒子向晶片表面吸附，但也有部分粒子表面是正电位，由于两者电的吸引力作用，粒子易向晶片表面吸附。钦州学院单片机课程设计前言随着科学技术的快速发展，人们对各类传统产品都有了越来越高的要求。其中，传统的电子系统，例如常见的单片机控制系统，主要采用单机工作方式或者简单的C/S模式。这种工作方式在网络化快速普及的新形势下，其网络性能不强、灵活性不高、难以满足远程控制和管理的需求等诸多弱点越来越明显。要使得传统单片机控制系统实现网络化，将
5、上位机的Web服务器与下位机单片机融合是一个比较理想的解决方法。目前，网络技术已经广泛应用于各类企业和工业系统，越来越多的信息化产品需要能够接入互联网并且能够通过Web页面进行远程访问和控制1。Web 具有操作简便、交互界面良好等优点, 而单片机系统具有底层控制简单、强大的特点, 使得Web 和单片机系统的结合成为今后工业生产监测与处理的新趋势。单片机技术与网络技术的融合，为现场检测与控制设备的智能化、微型化奠定了良好的技术基础，使数据采集系统迅速得到广泛应用，它渗透到地质、医疗、农业生产、通讯等各个领域，为获取数据提供了良好的基础。根据该思路，设计了一个基于Web的温度测控系统。该系统分为上
6、位机（计算机）和下位机（单片机）两部分。其中，下位机以STC89C52单片机为主控制器，将从温度传感器DS18B20采集到的数据发送给上位机。上位机利用VC+编写的管理程序接收温度数据，并插入到MySQL。由于上位机通过Apache构建了一个基于PHP的Web服务器，使得用户可以在任何一个能连接到该网络的地方，都能便捷的访问该服务器并获取当前的数据。同时，用户还能通过控制页面对下位机进行控制。1基于多任务实时操作系统RTX51的交通灯系统1.1设计思想设计方案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
7、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。 (4)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。 (5)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P1OP12，东西方向的红绿黄发光二极管分别连接到P13P15。 (6)倒计时显示：每个交通灯状态倒计时时间由两位共
8、阳数码管显示，八位段码分别连接到P00P27，两位位选通过反向器分别连接到P34、P35。 (7)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P32外部中断O输入端。1.1.2 设计所需元件 1.2 设计原理 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
9、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。设计原理图1.2.1基于RTX51的软件设计2 RTX51介绍RTX51有2个模式：RTX51完全模式和最小模式。RTX51最小模式版是RTX51完全版的一个子集，可以很容易地运行在8051系统上，而不需要外部RAM(XDATA)。RTX51完全模式有4个任务优先级，可以和中断函数并行处理，各个任务之间通过使用“邮箱”系统来进行信号和消息的传递，可以从内存池中申请和释放内存；同时，可以强制一个任务停止执行，等待一个中断，或者是其它中断传来的信号量或者消息。
10、RTX51对系统硬件的要求如表1所列。描述RTX51完全模式RTX51最小模式任务数最大256,19个激活任务，其中16个标准任务，3个快速任务16RAM4046字节RAM20200字节IDATA最少450字节XDATA7字节DATA3*任务数IDATA不需要XDATAROM6KB8KB900字节定时器定时器0或1定时器0表12.1 RTX51任务 RTX51区分2类任务：快速任务和标准任务。快速任务有很快的响应速度，每个快速任务使用8051一个单独的寄存器组，并且有自己的堆栈区域。RTX51支持最大同时有3个快速任务。标准任务需要多一点的时间来进行任务切换，因此使用的内部RAM相对快速任务要
11、少，所有的标准任务共用1个寄存器组和堆栈。当任务切换的时候，当前任务的寄存器状态和堆栈内容转移到外部存储器中。RTX51支持最大16个标准任务。 RTX51任务状态： (1)运行(RUNNING)-当前正在运行的任务处于RUNNING状态，同一时间只有1个任务可以运行。 (2)就绪(READY)-等待运行的任务处于READY状态，在当前运行的任务退出运行状态后，就绪队列中优先级最高的任务进入到运行状态。 (3)阻塞(BLOCKED)-等待一个事件的任务处于BLOCKED状态，如果事件发生且优先级比正在运行的任务高，此任务进入运行状态；如果优先级比正在运行的任务低，此任务进入READY状态。 (
12、4)删除(DELETED)-没有开始的任务处于删除状态。 (5)任务切换-RTX51包含一个事件驱动的任务切换机制，它能够按照任务的优先级进行切换，也就是抢占式多任务系统；另外还有一个可选的时间片轮转切换任务模式，在时间片轮转模式下，同级别的任务是按照时间片分别占用CPU 的。RTX51任务有4个优先级：0、1、2可以分配给标准任务，优先级3是为快速任务保留的。每个任务都可以等待事件的发生，而并不增加系统的负担；任务可以等待消息、信号、中断、超时事件或者它们的组合。任务切换是按照一定规则进行的，包括：进入到“就绪”状态的优先级高的任务先执行；如果“就绪”状态的几个任务是同一个优先级，那么最先进
13、入“就绪”状态的先执行。3 应用实例以下给出RTX51在单片机控制的GPS接收板上的应用。(1)系统硬件组成 单片机W77E58、快速8051内核、32KB ROM、1KB的XDATA RAM，符合使用RTX51的硬件要求；键盘、GPS定位模块、液晶显示模块。 (2)系统软件构成 软件运行环境KEIL uVision2 6.20集成开发环境加上RTX51完全版。任务KEY-BOARD，监测键盘的情况，如果有按键按下，把按键的编码发送到邮箱1，外部中断1等待接收GPS数据，并把数据存储起来，向DISPLAY任务发出信号，进行处理。任务SEND_OUT，把接收到的数据进行处理，并发送出去。任务VOICE进行语音输出。 下面给出简写的源程序： #include /包含RTX51文件 #define DISPLAY 0
