《虚拟仪器技术》结课论文-交通灯系统设计

虚拟仪器技术结课论文题 目 交通灯系统设计 姓 名 刘鑫青 专业班级 电信工程14-2 学 号 541401030229 院 （系） 电子信息工程学院 完成时间 2017年 5月24 日 基于LabVIEW的交通灯系统设计摘要：本课题是根据虚拟仪器相关技术对简单交通灯控制系统的设计。本文首先介绍了LabVIEW的开发环境，并在交通管理系统知识的基础上，根据设计要求和实际应用情况，以及交通灯所要完成的功能确定了控制系统中需要设计的模块，然后对每个模块进行编程与设计。通过调试，使其系统功能达到任务要求。关键词：交通灯，LabVIEW，虚拟仪器，VI1 程序的设计1.1 前面板的设计前面板是VI的用户界面。创建VI时，通常应先设计前面板，然后在前面板上创建输入/输出任务。前面板比较简单，只需要用六盏灯、两个时间显示器、一个停止按键即可。在控件选板中选择指示灯，将它放在前面板合适的位置，单击鼠标右键，更改指示灯的属性，改变指示灯的大小，做出一个合适的指示灯，在每组交通灯合适的位置放置一个数值显示控件作为交通灯的计时器。在前面板合适的位置放置一个开关按钮，控制循环的停止。如图1所示图1 交通灯前面板示意图1.3 定时信号的产生毫秒计时器在LabVIEW中的一个计时单元，它的图标与用途如图3-2所示。在函数选板的【编程】【定时】子选板中选择时间计数器选定该单元。毫秒计数器对时间信号计数,要产生一个一秒为单位的时间信号,所以还得用毫秒计数值除以1000，取商得到以秒为单位的时间信号。接线如图3所示： 图2 时间计数器 图3 时间计数器接线图 1.4时间信号的分段将得到的时间信号除以每个循环所用的时间70s，取余数。得到的余数x的范围为0=x70,当0=x5时，条件满足，执行第一个条件结构里面的程序，北黄和东红灯点亮。当5=x35时，条件满足，执行第二个条件结构里的程序，北红和东绿灯点亮。当35=x40时，条件满足，东黄和北红灯点亮。当40=x70时，x40的条件不满足，执行条件结构里面为假的程序，北绿和东红灯点亮。程序结构如图4所示。 图4 时间分段程序这里用到了判定范围并强制转换控件，应用这个控件可以判定输入的数是否在上限和下限之间。它的图标和作用如图5所示。如果输出信号在范围之内，“？”接口将产生一个信号，此信号恰可以输入到条件结构作为分支选择器信号。如图5所示图5 判定范围并强制转换控件1.5 各组时间信号的动作第一阶段：余数在0至5秒之间，此时东红和北黄两个灯点亮，向东方向的时间显示器东灯显示为离红灯熄灭的时间（从6s到1s），向北方向的时间显示器北灯显示为离黄灯熄灭的时间（从6s到1s）。如图6所示 图6 条件结构1第二阶段：当北黄灯点亮5秒后，即余数大于5并且小于35时，条件结构2条件满足,北红和东绿两个灯点亮,向东方向的时间显示器显示离东绿(通行)熄灭的时间（从30s到1s）,向北方向的显示离红灯(禁止通行)熄灭的时间（从35s到6s）。如图7所示 图7 条件结构2第三阶段：当东绿灯点亮30秒后，即余数大于35并且小于40时，条件结构3条件满足,东黄灯点亮, 而北红未到熄灭的时间，继续点亮。向东方向的时间显示器显示离东黄(准备转换)熄灭的时间（从6s到1s）,向北方向的继续显示离红灯(禁止通行)熄灭的时间（从6s到1s）。如图8所示 图8 条件结构3第四阶段：当北黄灯点亮5秒后，即余数大于40并且小于70时，条件结构4为假的条件满足,北绿和东红两个灯点亮,向东方向的时间显示器显示离东红(禁止通行)熄灭的时间（从35s到6s）,向北方向的显示离绿灯(通行)熄灭的时间（从30s到1s）。如图9所示 图9 条件结构41.6循环的设计LabVIEW中的循环结构主要通过while和for循环实现。这两种循环的功能基本相同，但使用上有一些差别。for循环必须确定循环次数，循环一定次数后自动退出循环；而while循环不用确定循环次数，只需要指定退出循环的条件。由于循环的次数不能确定，所以就用到了while循环。LabVIEW中的while循环相当于C语言中的while循环和dowhile循环。在此课程设计中，用按键连接条件端口，当按键按下时，循环停止。如图10所示 图10 while循环2软件调试这次所设计的十字路口交通灯有四种运行状态：状态1、状态2、状态3、状态4。各种状态的效果在下文中将会讲到。运行状态1，北红灯亮35s6s，东绿灯亮30s1s，东方向可以通行，共为30s，向北方向禁止通行，禁止时间共为35s。时间显示器显示的为离下一个状态到来的时间，如图（1）所示，东灯显示器显示为26，表明再过26s绿灯将转变为黄灯，彼时向东方向将禁止通行；北灯显示器显示为31，表明再过31s向北将允许通行。运行状态2，北红灯亮6s1s，东黄灯亮6s1s，此时往东方向的车辆准备禁止通行。准备时间总共为5s，向北方向的车辆准备通过。时间显示器显示的为离下一个状态到来的时间，如图（2）所示，两个显示器都显示为5，表明再过5s向北方向将转变为绿灯，向东方向转为红灯，彼时向东方向将禁止通行，向北方向将允许通行。运行状态3，北绿灯亮30s1s，东红灯亮35s6s，此时往东方向的车辆禁止通行。禁止时间总共为35s；向北方向的车辆允许通行，通行时间总共为30s。时间显示器显示的为离下一个状态到来的时间，如图（3）所示，北灯显示器都显示为11，表明再过11s向北方向将转变为黄灯，彼时向北方向将准备禁止通行；东灯显示器显示16，表明再过16s，向东方向转为绿灯，彼时向东方向将允许通行。运行状态4，北黄灯亮6s1s，东红灯亮6s1s，此时往东方向的车辆准备通行，准备时间总共为5s；向北方向的车辆准备禁止通过。时间显示器显示的为离下一个状态到来的时间，如图（4）所示，两个显示器都显示为3，表明再过3s向北方向将转变为红灯，向东方向转为绿灯，彼时向东方向将允许通行，向北方向将禁止通行。如图11图11运行状态图运行中按下停止键后，程序停止循环，如图12所示： 图12 停止运行如需继续运行程序，须单击工具栏中的运行、【连续运行】按钮。 3心得体会通过这段时间的学习，我基本学会了虚拟仪器设计的步骤和基本方法，提高了动手能力，增强了理论联系实际的能力，在学习的过程中遇到不懂的问题向老师、同学请教，这也给了我与同学合作的机会，提高了与人合作的意识与能力，同时也培养和发展了同学之间的感情，对此我感到非常欣慰。总之，在这次课程设计中我受益匪浅。在这次学习中，我真正的感受到了虚拟仪器的优越性，“软件即仪器”，通过一些图形程序，就可以实现相应的仪器的功能，只需要借助一台计算机，一个LabVIEW软件，就可以实现很多仪器的功能。也让我明白了在学习LabVIEW中，首先要熟悉每个控件的用途、使用方法和在软件中的位置。熟悉了这些，在做设计的时候才会得心应手；其次，对于虚拟仪器设计来说，因果朔源的设计方法是一种比较好的设计方法，知道要做什么，知道需要哪些单元，我们就添加那些单元，按需求增添元件。感谢学校给予我们此次机会。这对提高我们的能力有很大的帮助。将理论应用于实践，将空想变成现实，使得我们在应对实际问题时变得不再迷茫。转眼间此次课程设计就要结束了，希望学校能给予我们更多的实践机会，提高我们的动手能力，我们也会认真学习，不辜负学校、老师的厚望。 参考文