操作系统,交通信号灯问题

I 课 程 设 计 报 告 课程名称课程名称 操作系统操作系统 课题名称课题名称 交通信号灯问题交通信号灯问题 专专 业业 信息管理与信息系统信息管理与信息系统 班班 级级 13011301 班班 学学 号号 201303110131201303110131 姓姓 名名 李世伟李世伟 精品文档 1欢迎下载 指导教师指导教师 谢雅谢雅 20162016 年年 6 6 月月 1818 日日 精品文档 2欢迎下载 湖南工程学院 课 程 设 计 任 务 书 课程名称 操作系统 课 题 交通信号灯问题 专业班级 信息管理与信息系统 学生姓名 李世伟 学 号 201303110131 指导老师 谢 雅 审 批 精品文档 3欢迎下载 任务书下达日期 2016 年 6 月 3 日 任务完成日期 2016 年 6 月 17 日 精品文档 4欢迎下载 一一 设设计计内内容容与与设设计计要要求求 1 1 课程设计目的 课程设计目的 操作系统 课程设计是信管专业实践性环节之一 是学习完 操作系统 课程后进行的一次较全面的综合练习 其目的在于加深对操作系统的理论 方法 和基础知识的理解 掌握操作系统结构 实现机理和各种典型算法 系统地了解 操作系统的设计和实现思路 培养学生的系统设计能力 并了解操作系统的发展 动向和趋势 进一步提高上机动手能力 培养使用计算机解决实际问题的能力 为后继课 程的学习和实验 以及毕业设计的完成打下扎实的基础 2 2 课题题目课题题目 交通信号灯问题交通信号灯问题 问题描述 一个十字路口 共有四组红绿灯 每个路口的车辆都遵循 红灯 停 绿灯行 的原则 假设将每一台汽车都作为一个进程 请设计良好的机制 展示出合理的 十字路口交通管理 情况 车辆通行设定 路口宽度不限 对一个路口而言 只有当一辆车通过路口 越过对面路口的交通灯后 其后续车辆才能继续通过交通灯 车辆通过路口的 时间可以固定 可以自行计算 进程的互斥 交通灯进程实际上是互斥的 即不能同时为红或者同时为绿 进程的消息通信或其通信方式 对车辆进程而言 每一个车辆在通过路口前 必须确认前面的车辆已经通过了路口 进程的调度 停留在一个路口的车辆 决定其前进或等候的因素是交通灯和 前面车辆的状态 需要设计一个良好的进程调度机制来控制所有车辆的通行 3 3 设计要求 设计要求 1 根据自己对应的课题完成以下主要工作 1 分析设计要求 给出解决方案 建立必要的数据结构 然后设计总体流 程 包括界面 详细设计必要的算法 并最终显示结果 基于 WINDOWS 或 精品文档 5欢迎下载 LINUX 操作系统都可以 用何种编程语言都有可以 2 提交设计报告 包括设计要求 设计思想流程 设计所涉及的主要数据 结构 程序清单 运行结果 设计心得 参考资料等 3 严禁抄袭 复制设计内容 查出后相关同学设计成绩以零分处理 4 所提交源程序应是能够运行通过的完整程序 5 提交不少于 5000 字的课程设计报告 含系统说明 系统功能图 流程 图 程序设计说明 源程序清单 2 设计过程中既要虚心接受老师的指导 又要充分发挥主观能动性 独立 思考 努力钻研 勤于实践 勇于创新 3 在设计过程中 要严格要求自己 树立严密 严谨的科学态度 必须按 时 保质 保量完成任务 要求独立完成规定的设计内容 不得弄虚作假 不准 抄袭或拷贝他人的程序或其他内容 4 不得迟到 早退 旷课 缺课节数达两次以上者 成绩按不及格处理 二 进度安排 第 15 周 星期一 14 30 18 30 星期三 14 30 18 30 星期四 14 30 18 30 第 16 周 星期二 14 30 18 30 星期三 14 30 18 30 星期四 14 30 18 30 精品文档 6欢迎下载 目 录 1 系统需求分析 1 1 1 设计要求 1 1 2 课程设计目的 1 1 3 解决方案 1 1 4 系统开发与运行环境 2 2 总体设计 2 精品文档 7欢迎下载 2 1 函数定义说明 2 2 2 结构设计说明 3 2 3 算法流程图 3 2 4 数据结构 4 3 详细设计 4 3 1 模块描述 4 3 2 核心函数设计 5 3 3 主函数的设计 7 4 系统调试 9 5 程序运行结果 9 6 心得体会 13 7 附录 13 7 1 源代码 13 7 2 参考文献 19 8 评分表 20 I 1 1 系统需求分析 1 1 设计要求 一个十字路口 共有四组红绿灯 每个路口的车辆都遵循 红灯停 绿灯行 的原则 假设将每 一台汽车都作为一个进程 请设计良好的机制 展示出合理的 十字路口交通管理 情况 车辆通行设定 路口宽度不限 对一个路口而言 只有当一辆车通过路口 越过对面路口的交 通灯后 后 其后续车辆才能继续通过交通灯 车辆通过路口的时间可以固定 可以自行计算 进程的互斥 交通灯进程实际上是互斥的 即不能同时为红或者同时为绿 进程的消息通信或其他通信方式 对车辆进程而言 每一个车辆在通过路口前 必须确认前面 的车辆已经通过了路口 进程的调度 停留在一个路口的车辆 决定其前进或等候的因素是交通灯和前面车辆的状态 需要设计一个良好的进程调度机制来控制所有车辆的通行 1 2 课程设计目的 了解并掌握进程同步和互斥机制 熟悉信号量的操作函数 利用信号量实现对共享资源的 控制 1 3 解决方案 根据设计要求 在 VC 6 0 环境下编译 设计了一个能够实现自由模拟某一时段交通状况 并能预测某辆车需要多久才能到达路口的系统程序 改程序达到了设计要求 成功地实现了要 精品文档 22欢迎下载 求功能 1 4 系统开发与运行环境 代码实现 C 语言程序 开发工具 Microsoft Visual C 6 0 运行环境 windows XP 或更高版本操作系统 执行方式 文件打开后直接执行 窗口界面 MS DOS 窗口界面 操作方式 全键盘控制 操作需要相关专业技能 无 2 总体设计 2 1 函数定义说明 本设计中 定义了两个函数实现 P V 原语的操作 其中 P int i 函数实现了 i 方向上车辆等 待数目减一 车辆编号增一以及输出的功能 V int i 函数实现了时间的增加 交通转换灯 的转换 无车标志的转换以及输出的功能 同时定义了东西调度函数 ETW 和南北调度函数 STN 最后当然定义了 main 来调用上述函数实现动态演示及预测功能 精品文档 33欢迎下载 2 2 结构设计说明 为了实现题设的要求 在 VC 6 0 环境下编译实现 整个系统的主要流程设计为如下步骤 1 定义全局变量用来存放实验所需基本信息 2 change 函数实现交换无车标志的功能 3 P 函数模拟 P 原语的功能 4 V 函数模拟 V 原语的功能 5 ETW 函数实现东西方向的车辆调度 6 STN 函数实现南北方向的车辆调度 7 main 函数实现程序的输入接口以及模拟演示 精品文档 44欢迎下载 2 3 算法流程图 开始 结束 Max i 0 cout Time 时刻向 FX i 方向行驶的第 R i 辆车开始出发 0 Max i Max i 1 PT Time cout Time 时刻向 FX i 方向行驶的第 R i 辆车开始出发 0 Max i Max i 1 i 方向上的车辆等待数目减一 R i 当前车辆编号 if PS 1 i 保存预测时间 cout Time 时刻向 FX i 方向行驶的第 R i 辆车开始出发 0 Max i Max i 1 R i if PS 1 i cout Time 时刻向 FX i 方向行驶的第 R i 精品文档 77欢迎下载 辆车开始出发 0 if Max i 0 Max i 1 cout Time 时刻向 FX i 方向行驶的第 R i 辆车到达对面 0 if Max i 0 Max i 1 cout Time 时刻向 FX i 方向行驶的第 R i 辆车到达对面 endl 精品文档 88欢迎下载 T T 4 绿灯时间减少 if T0 P b V b 精品文档 99欢迎下载 void STN 南北调度函数 if L 1 0 change while T 0 P a V a 3 2 主函数的设计 设计 main 函数用来提供程序的输入接口 并实现南北东西方向函数的交叉调度 以及预 测车辆出发时间的输出显示 int main cout 欢迎进入交通信号灯模拟系统 endl cout 请选择当前东西方向红绿灯状态 endl 初始化红绿灯 精品文档 1010欢迎下载 cout t1 红灯 n cout a if a 1 L 0 0 L 1 1 if a 2 L 0 1 L 1 0 cout 请依次输入向东 西 南 北方向的车辆数目 100 以内 Max 0 Max 1 Max 2 Max 3 cout 请选择预测的方向 endl cout t1 东 n cout t2 西 n cout t3 南 n cout PS 精品文档 1111欢迎下载 cout 请输入预测的车辆编号 PN while Max 0 1 STN cout 向 FX PS 1 行驶编号为 PN 的车辆预测出发时间为 PT endl return 0 4 系统调试 交通信号灯模拟程序的运行说明如下 1 按照系统提示一步一步向下走即可顺利执行程序 2 输入数据的过程中一定要尽量保证数据的正确性 防止因数据不正确而造成程序的崩溃 等问题 3 在所有数据都输入之后 程序会自动直接开始运行 运行过程中程序会自动执行到最后 而不会运行一步停下来等待用户的指示 因此为了保证用户检验数据 请在运行之前做好充分 的数据记录 以便与理论值进行对照 本系统是一款多功能 操作方便 界面友好的软件 软件所提供的所有功能都可以通过键 精品文档 1212欢迎下载 盘操作实现 简单易行 会给用户的相关操作带来很大方便 5 程序运行结果 1 系统初始界面如图 5 1 所示 图 5 1 2 选择东西方信号灯状态 图 5 2 3 选择红绿灯状态后会出现图 5 3 的界面 精品文档 1313欢迎下载 图 5 3 4 依次输入四个方向的车的数量之后出现如图 5 4 所示的画面 图 5 4 5 选择预测方向之后会出现如果 5 5 所示的画面 精品文档 1414欢迎下载 图 5 5 6 输入预测的车辆编号之后会直接开始执行 出现如图 5 6 所示的画面 图 5 6 7 在运行过程中遇到红绿灯切换的状态 如图 5 7 所示 精品文档 1515欢迎下载 图 5 7 8 最终运行完毕后 程序会给出相应预测的结果 内容如图 5 8 所示 精品文档 1616欢迎下载 图 5 8 6 心得体会 两周周的课程设计结束了 我的课程设计题目是交通信号灯模拟 通过课程设计我 对 P 操 作和 V 操作又有了更深入的认识 同时更加熟练的掌握了利用 VC 6 0 去解决这类模拟问题的 方法 刚开始接触到课题感觉到无从下手 不知道 P V 操作要从那方面入手 后来通过逐步的思 考 认真的研究逐步的建立了整个宏观的流程 然后就是一段时间的埋头苦干 狂敲代码 这 就告诉我们理论与实践的关系 想到不一定能做到 但做到了一定会想到 做到不一定有想象 的那么难 只要你愿意做 就一定能做到 放手去做吧 当然课设也有很多的不足 由于编译 环境的限制无法实现程序的互斥执行 将是今后研究的重点 最后 在此我要感谢给于过我帮助的指导老师和热心的同学们 谢谢大家 我也会继续努力 7 附录 7 1 源代码 交通信号灯模拟 include include include include using namespace std int Max 4 精品文档 1717欢迎下载 int Time 0 int R 30 int PS 1 PN 1 PT 1 SN 0 EW 1 int T 30 int L 2 char FX 4 void P int void V int void change void STN void ETW void P int i P 函数 i 为方向判断标志 if Max i 0 Max i Max i 1 i 方向上的车辆等待数目减一 R i 当前车辆编号 if PS 1 i 保存预测时间 cout Time 时刻向 FX i 方向行驶的第 R i 辆车开始出发 0 Max i Max i 1 R i if PS 1 i cout Time 时刻向 FX i 方向行驶的第 R i 辆车开始出发 0 if Max i 0 Max i 1 cout Time 时刻向 FX i 方向行驶的第 R i 辆车到达对面 0 精品文档 1919欢迎下载 if Max i 0 Max i 1 cout Time 时刻向 FX i 方向行驶的第 R i 辆车到达对面 endl T T 4 绿灯时间减少 if T0 精品文档 2020欢迎下载 P b V b void STN 南北调度函数 if L 1 0 change while T 0 P a V a void change cout 红绿灯变换 所有未通过车辆停止运行 endl int ss ss SN SN EW EW ss 精品文档 2121欢迎下载 Sleep 2000 int main int a char b for cout 欢迎进入交通信号灯模拟系统 endl b if b Y b y break else cout 您的输入有误 请重新输入 endl system cls while 1 cout 欢迎进入模拟信号灯系统 endl cout 请选择东西方信号灯状态 endl 精品文档 2222欢迎下载 cout t1 红灯 n cout a if a 1 L 0 0 L 1 1 break if a 2 L 0 1 L 1 0 break cout 请依次输入向东 西 南 北行驶的车辆数 Max 0 Max 1 Max 2 Max 3 输入各方位车辆数量 cout 请输入选择预测的方向 endl cout t1 E 东 n cout t2 W 西 n 精品文档 2323欢迎下载 cout t3 S 南 n cout PS cout 请输入预测车辆的编号 PN Time 0 T 32 EW 1 SN 1 FX 0 E FX