最新虚拟仪器课程设计报告交通灯 免费下载.doc

齐鲁工业大学齐鲁工业大学 虚拟仪器课程设计报告虚拟仪器课程设计报告 2013 2014 学年第 2 学期 题题 目目 基于基于 labviewlabview 的十字路口交通灯设计的十字路口交通灯设计 院院 系系 电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院 班班 级级 XXXX 学学 号号 XXXX 学生姓名学生姓名 XXXXXX 指导教师指导教师 XXXXXXXXXXXX 设计周数设计周数 一周一周 成成 绩绩 日期 日期 20142014 年年 3 3 月月 9 9 日日 目录目录 摘要摘要 1 1 1 1 绪绪 论论 2 2 1 11 1 背景和发展现状背景和发展现状 2 2 1 21 2 设计的目的和意义设计的目的和意义 4 4 1 31 3 主要内容主要内容 4 4 2 2 交通灯仿真系统总体方案设计与论证交通灯仿真系统总体方案设计与论证 4 4 2 1 12 1 1 总体设计思总体设计思路路分析分析 4 4 2 1 22 1 2 关于时间的设计关于时间的设计 5 5 2 1 32 1 3 关于灯亮灭的控制设计关于灯亮灭的控制设计 8 8 2 1 42 1 4 循环运行的设计循环运行的设计 8 8 2 1 52 1 5 前面板的设计前面板的设计 9 9 3 3 设计结果设计结果 1 10 0 3 13 1 第一次设计结果第一次设计结果 1 10 0 3 23 2 美化调整美化调整 1010 4 4 调试调试 1212 4 14 1 调试过程中的前面板调试过程中的前面板 1212 4 24 2 调试过程中的程序框图调试过程中的程序框图 1313 5 5 设计总结设计总结 1313 6 6 致谢致谢 1414 参考文献参考文献 1515 附录附录 1616 0 XXXXXX大学课程设计专用纸大学课程设计专用纸 成绩 课程名称 Labview课程设计 指导教师 XXX 院 系 电气工程与自动化 专业班级 XXX 学生姓名 XXX 学号 XXXXXX 设计日期 2014 3 3至2014 3 7 课程设计题目 基于Labview的十字路口交通灯设计 摘要摘要 本次课程设计利用 LABVIEW8 5 软件为基础 通过设计 调试来模拟实 现十字路口交通灯控制的功能 本次课程综合设计实现的功能是实现了一个十 字路口的交通灯设计 这个交通信号灯系统能为向前和向右两个方向行驶的车 辆指示能否通行 这个交通路口每一个方向上的红绿黄灯按绿 黄 红的顺序 循环 每个循环的时间为 70S 其中通行 绿灯 的时间为 30S 等待通行 黄灯 的时间为 5S 禁止通行 红灯 的时间为 35S 在运行程序前可以预 先设置好交通灯自行运转次数 运行后 已运转次数和已设置运行次数会在前 面板上显示 当已运转次数达到设置的次数事 程序终止 若想提前结束本次 循环 可以点击重新运转按钮 LED 交通灯仿真系统 以生活中最常见的交通灯为模型 基于 LabVIEW 编 程 在 ELVISII 平台上实现交通灯的控制 构建的软件平台 软件界面上实时 显示交通灯状态 便于实时监控 我们设计了基于 LabVIEW 的智能交通灯控制 系统 该系统可实现 3 种颜色灯的交替点亮 通过信息提示指挥车辆和行人安 全通行 并能实时监测交通灯工作状态 该系统不仅编程简单 灵活 具有较 高的可靠性 而且成本低 具有良好的经济效益 关键词关键词 虚拟仪器 LabView 交通灯 1 XXXXXX大学课程设计专用纸大学课程设计专用纸 附页 附页 1 1 绪绪 论论 1 11 1 背景和发展现状背景和发展现状 交通信号灯是交通信号中的重要组成部分 是道路交通的基本语言 交通 信号灯由红灯 表示禁止通行 绿灯 表示允许通行 黄灯 表示警示 组 成 道路交通信号灯是交通安全产品中的一个类别 是为了加强道路交通管理 减少交通事故的发生 提高道路使用效率 改善交通状况的一种重要工具 适 用于十字 丁字等交叉路口 由道路交通信号控制机控制 指导车辆和行人安 全有序地通行 LabVIEW 是一种以图形化编程语言为基础设计虚拟仪器的软件开发环境 是用于数据采集 仪器控制 数据分析和表达的软件系统 本书系统地介 绍了图形化编程语言的基本原理和虚拟仪器编程技术 全书共分10 章 由浅入深地介绍了 LabVIEW 的基础知识 讲述了虚拟仪器程序的建立 结 构 数组以及簇 图表 图形 字符串和文件I O 的操作 仪器控制 分 析软件等 第 10 章对 LabVIEW 8 5 版本的特色及应用进行了简介 本书 运用大量实例阐述了 LabVIEW 与虚拟仪器的基本概念 基本结构和编程要 点 突出实用性 为了帮助读者理解和快速掌握图形化编程技术 本书力 求叙述详尽 图文并茂 并在各章节穿插了大量的应用实例及练习 虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件 结合高效灵活的软件来完成 各种测试 测量和自动化的应用 自 1986 年问世以来 世界各国的工程师和 科学家们都已将 NI LabVIEW 图形化开发工具用于产品设计周期的各个环节 从而改善了产品质量 缩短了产品投放市场的时间 并提高了产品开发和生产 效率 使用集成化的虚拟仪器环境与现实世界的信号相连 分析数据以获取实 用信息 共享信息成果 有助于在较大范围内提高生产效率 虚拟仪器提供的 各种工具能满足我们任何项目需要 2 XXXXXX大学课程设计专用纸大学课程设计专用纸 附页 附页 LED 交通灯仿真系统 以生活中最常见的交通灯为模型 基于 LabVIEW 编 程 在 ELVISII 平台上实现交通灯的控制 构建的软件平台 软件界面上实时 显示交通灯状态 便于实时监控 我们设计了基于 LabVIEW 的智能交通灯控制 系统 该系统可实现 3 种颜色灯的交替点亮 通过信息提示指挥车辆和行人安 全通行 并能实时监测交通灯工作状态 该系统不仅编程简单 灵活 具有较 高的可靠性 而且成本低 具有良好的经济效益 虚拟仪器 Virtual Instrumention 是基于计算机的仪器 计算机和仪 器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向 粗略地说这种结合有两种方式 一种是将计算机装入仪器 其典型的例子就是所谓智能化的仪器 随着计算机 功能的日益强大以及其体积的日趋缩小 这类仪器功能也越来越强大 目前已 经出现含嵌入式系统的仪器 另一种方式是将仪器装入计算机 以通用的计算 机硬件及操作系统为依托 实现各种仪器功能 虚拟仪器主要是指这种方式 虚拟仪器的主要特点有 1 尽可能采用了通用的硬件 各种仪器的差异主要是软件 2 可充分发挥计算机的能力 有强大的数据处理功能 可以创造出功能更强 的仪器 3 用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器 LabVIEW 是一种程序开发环境 由 NI 公司研制开发的 类似于 C 和 BASIC 开发环境 但是 LabVIEW 与其他计算机语言的显著区别是 其他计算机语言都 是采用基于文本的语言产生代码 而 LabVIEW 使用的是图形化编辑语言 G 编写 程序 产生的程序是框图的形式 LabVIEW 提供很多外观与传统仪器 如示波器 万用表 类似的控件 可 用来方便地创建用户界面 用户界面在 LabVIEW 中被称为前面板 使用图标和 连线 可以通过编程对前面板上的对象进行控制 这就是图形化源代码 又称 G 代码 LabVIEW 的图形化源代码在某种程度上类似于流程图 因此又被称作 程序框图代码 为了便于使用 LabVIEW 还集成了大量的函数库以及子程序来帮助完成绝 大多数的编程任务 在使用这些子函数的时候 可以忘掉传统编程语言中的令 人头痛的指针操作 内存分配等编程问题 除此之外 LabVIEW 还包含了针对 3 XXXXXX大学课程设计专用纸大学课程设计专用纸 附页 附页 应用的数据采集 DAQ GPIB 串口 数据分析 数据显示 数据存储以及 Internet 网络通信的函数库 本次课程设计在掌握了 LabVIEW 基本构建知识及相关控件知识运用的基础 上 完成对向前向右交通信号灯的设计 1 21 2 设计的目的和意义设计的目的和意义 交通信号灯是交通信号中的重要组成部分 是道路交通的基本语言 交通 信号灯由红灯 表示禁止通行 绿灯 表示允许通行 黄灯 表示警示 组 成 道路交通信号灯是交通安全产品中的一个类别 是为了加强道路交通管理 减少交通事故的发生 提高道路使用效率 改善交通状况的一种重要工具 适 用于十字 丁字等交叉路口 由道路交通信号控制机控制 指导车辆和行人安 全有序地通行 1 31 3 主要内容主要内容 本次课程综合设计实现的功能是实现了一个十字路口的交通灯设计 这个 交通信号灯系统能为向前和向右两个方向行驶的车辆指示能否通行 这个交通 路口每一个方向上的红绿黄灯按绿 黄 红的顺序循环 每个循环的时间为 70s 其中通行 绿灯 的时间为 30s 等待通行 黄灯 的时间为 5s 禁止 通行 红灯 的时间为 35s 在运行程序前可以预先设置好交通灯自行运转次 数 运行后 已运转次数和已设置运行次数会在前面板上显示 当已运转次数 达到设置的次数事 程序终止 若想提前结束本次循环 可以点击重新运转按 钮 2 2 交通灯仿真系统总体方案设计与论证交通灯仿真系统总体方案设计与论证 2 12 1 设计步骤设计步骤 4 2 1 12 1 1 总体设计思总体设计思路路分析分析 交通灯系统向前 向右各三盏红 黄 绿灯 交通灯的亮灭规律为 XXXXXX大学课程设计专用纸大学课程设计专用纸 附页 附页 初始态 全灭 运行后 次态1 前方黄灯亮 右方红灯亮 交通灯投入运行 前方与右方均开始 倒计时 时间为5秒 次态2 前方红灯亮 前倒计时开始35秒 右方绿灯亮 右倒计时开始30秒 次态3 前方红灯亮 右方黄灯亮 倒计时均为5秒 次态4 前方绿灯亮 前方倒计时30秒 右方红灯亮 右方倒计时35秒 如此一个周期设计分析完成 设计流程图 图2 1 设计流程图 5 2 1 22 1 2 关于时间的设计关于时间的设计 1 计时的实现 XXXXXX大学课程设计专用纸大学课程设计专用纸 附页 附页 图 2 2 计时模块 首先 由上面分析可知 交通灯毎工作一个周期的时间为70秒 在这个设 计中计时是用一个 编程 定时 中的 获取时间 日期 的控件及 等待时间 控件来实现的 控件图标如图 计时以秒为单位 每完成一个循环后又从零开始计时 2 各个状态时间段的划定 这里t的区间判定用大于等于控件及小于控件再加上逻辑控件与的组合来 完成 然后将结果送入 条件结构 中执行相关程序的内容 3 各种时间段或者说各种状态下倒计时的实现 由分析可知计时从0 70 为了叙述方便 下面用t表示已计时的时间t1表 示前方时间显示的数值 t2表示右方时间显示的数值 即满足条件 以 70 t 此条件与停止按钮的或来判断是否需要结束While循环 下面对各个时间段状态的倒计时设计进行分析 这里初始态即灯全灭的 分析略 次态1 因开始红黄灯倒计时均为5秒 故t1 5 t t2 5 t 后面 50 t 板编程实现如下图 图2 3 次态1条件结构框图 6 次态2 此时前方红灯亮 倒计时从35秒开始 右方绿灯亮 355 t 倒计时从30秒开始 故t1 40 t t2 35 t 程序框图与次态1类似 XXXXXX大学课程设计专用纸大学课程设计专用纸 附页 附页 图2 4 次态2条件结构框图 次态3 此时前方红灯亮 4035 t 倒计 时从5秒开始 右方黄灯亮 倒计时从5秒开始 有 t1 40 t t2 40 t 程序框图与次态1类似 图2 5 次态3条件结构框图 次态4 此时前方绿灯亮 倒计时从30秒 右方红灯亮倒计 7040 t 时从35秒开始 有 t1 70 t t2 75 t 程序框图与次态1类似 图 2 6 次态 4 条件结构框图 4 各状态时 间显示的整合 由于各个状 态下倒计时时间的输出均为一个整数 所以这里可以通过一个符合运算控件来 7 对各个时间段输出的时间进行复合加运算 最终连接到显示控件上 如图 图 2 7 各状态时间显示的整合控件结构 XXX 大学课程设计专用纸大学课程设计专用纸 附页 附页 2 1 32 1 3 关于灯亮灭的控制设计关于灯亮灭的控制设计 灯亮灭的控制是根据各个状态下需要亮的灯 然后采用逻辑或运算将他 们练到相应布尔显示灯上即可 其中若某个灯只在其中一个状态中亮 则可以 将那个时间段的判定结果直接连到布尔灯的输入端中 如图 图 2 8 逻辑控制模块 图 2 9 停止控制模块 2 1 42 1 4 循环运行的设计循环运行的设计 1 While循环 程序中的while循环用来实现计时的循环控制 图 2 10 While 循环结构 2 For循环 For循环用来设置能自动运行的次数 8 图 2 11 For 循环结构 总体如图 XXX 大学课程设计专用纸大学课程设计专用纸 附页 附页 图 2 12 总体程序框图 2 1 52 1 5 前面板的设计前面板的设计 如下图 9 图 2 13 前面板 XXX 大学课程设计专用纸大学课程设计专用纸 附页 附页 3 3 设计结果设计结果 3 13 1 第一次设计结果第一次设计结果 10 图 3 1 初步设计的前面板 3 23 2 美化调整美化调整 为了美化全面板的目的 对前面板做了些调整 1 在这里加入了 列表框 作为道路的模型 又对相关控件的名称做了 些修改 修改结果如下 XXX 大学课程设计专用纸大学课程设计专用纸 附页 附页 11 图 3 2 美化调整后的前面板 2 进一步优化设计 考虑到演示实验的演示时间问题 将程序稍加改动 使时间的变化加快 加入一个输入控件 做复合运算 以缩小演示时间 程序 改动的结果如下 图 3 3 时间加速控件 3 由于删除了原先的 列表框 道路模型 所以总体程序面板如下图 XXX 大学课程设计专用纸大学课程设计专用纸 附页 附页 12 图 3 4 总体程序面板 4 4 调试调试 4 14 1 调试过程中的前面板调试过程中的前面板 图 4 1 模拟调试过程中的前面板 XXX 大学课程设计专用纸大学课程设计专用纸 附页 附页 13 4 24 2 调试过程中的程序框图调试过程中的程序框图 图 4 2 调试过程中的程序框图 5 5 设计总结设计总结 通过本次基于LabVIEW的十字路口交通灯设计 经过努力所得的结果 我 感觉收获很大 由于平时大家都是学习理论知识 没有过实际运用LabVIEW开 发设计具有特定功能系统的经验 对于软件中有的控件知识不是很了解 甚至 对于很多控件不知道实现什么功能 或者不知道如何去运用它 虽然上课的时 候讲过很多关于LabVIEW的应用 但还是对它不是很熟悉 但通过计算机对 LabVIEW进行了几天的摸索学习 通过各种相关资料的查阅 我终于把交通灯 控制系统课程设计做好了 并发现了LabVIEW的强大功能 通过这次课程设计 我基本学会了虚拟仪器设计的步聚和基本方法 提高了动手能力 增强了理论 联系实际的能力 通过这次将近一个礼拜的labview课程设计实践 我总结了使用LabVIEW编 程的两个要点 第一 熟悉每个控件的用途 使用方法和在软件中的位置 LabVIEW有这么多控件 有这么单元 如果我们不知道每个单元是用来干什么 的 XXX 大学课程设计专用纸大学课程设计专用纸 附页 附页 14 那就根本谈不上应用它们了 只有在知道这个空间是做什么用的 我们才会去 使用它 知道需要用到某个单元 但是不知道怎么使用 怎么连线 这也是很 让人郁闷的事 所以我们得熟悉一些基本单元的用法 要想很快地做成一个虚 拟仪器 就得熟悉每个单元所在的位置 以免在使用过程中找半天找不到它在 哪个菜单中 第二 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 在这次课程设计的过程中 我遇到了不少的问题 比如在选择课程设计题 目时 我也尝试过虚拟示波器的设计 但由于对示波器相关原理知识的不了解 最后没有实现具体的功能 虽然没有结果 但我还是学习到了许多控件及模块 的知识 给我在交通灯的设计中带来了相当大的好处 通过努力 最后完