基于labview的交通灯系统设计毕业设计

1、题目 专业 学生姓名 班级学号 指导教师 指导单位南京邮电大学本科生毕业设计（论文）南京邮电大学毕 业 设 计（论 文）基于 labview 的交通灯系统设计电子信息工程技术王飞Z12161044 徐小梅 南京邮电大学日期：年 月 日至年月日毕业设计（论文）原创性声明本人郑重声明：所提交的毕业设计（论文） ，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容外，本毕业设计（论文）不包 含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本研究做出过重要贡献 的个人和集体，均已在文中以明确方式标明并表示了谢意。 矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。论文作者签名：王飞日期： 年 月 日摘要随

2、着社会的发展社会节奏越来越快，人类代步工具也越来越多，经常发生交通 拥堵和交通事故。在大城市人流量的增多更加增加了交通负荷经常发生交通事故。 城市高速道路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。然而，随着交 通量的快速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出 预期的作用。而城市高速道路在构造上的特点，也决定了城市高速道路的交通状 况必然受高速道路与普通道路耦合处交通状况的制约。因此，开发一套能够社会 服务的交通灯控制器将是非常必要和及时的。有童谣“红灯停，绿灯行，黄灯亮 了等一等”由此可见交通信号灯对交通安全的重要性。 聞創沟燴鐺險爱氇谴净。实现十字路口信号灯控制系统

3、的方法有很多， 可以通过可编程控制器 PLC、单片 机、标准逻辑器件等方案实现。但是这些控制方法的功能修改及调试都需要硬件 电路的支持，在一定程度上增加了设计难度，提高了设计成本。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

4、拟仪器提供的各种工具能满足我们任何项目需要。 美 国国家仪器公司 NI( National Instruments )最早提出的虚拟测量仪器( VI )概 念，引发了传统仪器领域的一场重大变革，使得计算机和网络技术得以长驱直入 仪器领域，和仪器技术结合起来。 残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。关键词： 交通信号灯 ;labviewABSTRACTABSTRACTWith the social development of society in an increasingly fast pace, more and more human walking substituting tool, often oc

5、cur traffic accidents and traffic jams. The increase in the bigcity traffic increased traffic load, traffic accidents often happen. The early completion of the city high-speed road construction, they have effectively improved the traffic condition.However, with the rapid growth of traffic volume and

6、 the lack of systematic research and control of high-speed road, high-speed road did not give full play to anticipated role. And urban speed way characteristic in structure, but also determines the urban freeway traffic will be affected by high-speed road and general road traffic conditions coupled

7、constraints.Therefore, the development of a social service of the traffic light controller is very necessary and timely. A nursery rhyme the red light stop, green line, the yellow light of the importance ofa shows the traffic lights on traffic safety. 酽锕极額閉镇桧猪訣锥。Realization of intersection signal li

8、ghts control system there are many methods. By programming a PLC controller, SCM, standard logic devices can be achieved. But these control methods of functional modification and debugging needs support of hardware circuit, in a certain extent increase the design difficulty, increase the design cost

9、. Virtual instrument technology is the use of high-performance modular hardware, combined with highly efficient and flexible software to complete a variety of test, measurement and automation applications.Since its inception in 1986, countries in the world of the engineers and scientists have NI Lab

10、VIEW graphical development tool for all aspects of the product design cycle, so as to improve the quality of products, relationship products put on the market of the time, and improve the efficiency of product development and production. Using integrated virtual instrument environment and the real w

11、orld signals connected analysis data in order to obtain practical information, share the achievements of information, help to improve production efficiency in a large range. The virtual instrument provides a variety oftools able to meet any project need. The concept of American National Instrument C

12、ompany of Ni (National Instruments) puts forward the earliest virtual instruments (VI), caused a major change in the field of traditional instrument, the computer and network technology can be marched into the instrument, instrument and technology together彈. 贸摄尔霁毙攬砖卤庑。Keywords:Keywords: traffic sign

13、al lamp; LabVIEW目录第一章 课题研究背景和意义1.1课程研究的背景1.2课程研究的意义第二章 程序的设计 1.1前面板的设计1.3时间信号的分段1.4各组时间信号的动作1.5循环的设计第三章 软件调试第四章 心得总结 结束语 致谢 参考文献 附录謀荞第一章 课题研究背景和意义1.1课程研究的背景 城市交通控制系统主要是用于城市交通数据监 测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它已经成为 现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。因此，如何利用先 进的信息技术改造城市交通系统已成为城市交通管理者的共识。抟箧飆鐸怼类蒋薔。1.2课程研究的意义 交通灯得设置成为城乡各个

14、路口的必备设置，为人们的出行安全提供 了很好的保护措施。该系统具有与现实结合的功能，培养综合应用所 学知识来指导实践的能力 厦礴恳蹒骈時盡继價骚。南京邮电大学 2012 届毕业设计（论文）第一章 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。本课程设计中前面板比较简单，只需要用六盏灯、两个时间显示器、一个停 止按键即可。其中的六盏灯，红、黄、绿各两盏，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，依同样的步骤可以做好另外五个，将

15、六个灯均分为 两组，每组都包含红黄绿三种颜色的灯，再用框将每组灯框起来，做成一个交通 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。这样交通灯系统的前面板 就做好了。面板设计如图 1-1 所示。 茕桢广鳓鯡选块网羈泪。图 1-1 交通灯前面板示意图1.2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

16、单位的时 间信号。接线如图 1-3 所示： 鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。图 1-2 时间计数器图 1-3 时间计数器接线图南京邮电大学 2012 届毕业设计（论文）1.3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。时间分 段的程序结构如图 1

17、-4 所示。 籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。图 1-4 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 1-5 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。 預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。图 1-5 判定范围并强制转换控件1.4各组时间信号的动作条件结构是 LabVIEW最基本的结构之一， 条件结构类似于文本编程语言中的 switch 语句南京邮电大学 2012 届毕业设计（论文）或者 if then else 语句。条件结构可以从 【结构】 子选板中创建， 它的图标及功能如图

18、1-6所示。 渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。图 1-6 条件结构在条件结构中，选择端口相当于 switch 语句中的“表达式” ，框图表示符相 当于“表达式 n”。编程时，将外部控制条件连接至选择端口上，程序运行时选择 端口会判断送来的控制条件，引导选择结构执行相应框架中的内容。在本程序中 的控制条件为从判定范围并强制转换“？”端口输出地判断值。 铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。当各组条件满足时，将执行各条件结构里的程序。每个条件结构里的程序基 本相同。用需要点亮的灯与布尔真常量连接，不需要点亮的与布尔假常量连接， 而时间显示器则用一定的值减去输入的时间量，以实现倒计时的功能，各结构里 的程序略有不同，具体程序

19、如图 1-7 到图 1-10 所示。 擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。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）。 贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。图 1-7 条件结构 1南京邮电大学 2012 届毕业设计（论文）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

20、间（从 35s 到 6s）。坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。图 1-8 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）。 蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。南京邮电大学 2012 届毕业设计（论文）图 1-9 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

21、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）。買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。图 1-10 条件结构 43.4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。 綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。本次课程设计中循环的次数不能确定， 所以就用到了 while 循环。 LabVIEW中的 whi

22、le 循 环相当于 C 语言中的 while 循环和 do while 循环。 驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。While 循环可以从程序框图中的【结构】子选板中创建， while 循环包括两个端口：条件 端口和重复端口。它的功能、图标及说明如图所示。 猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。- 5 -南京邮电大学 2012 届毕业设计（论文）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。图 1-11 while 循环第二章 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。 锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。运行状态 1，北红灯亮 35s 6s，东

23、绿灯亮 30s 1s，此时往东方向的车辆可以通行，通 行时间总共为 30s，向北方向禁止通行，禁止时间总共为 35s。时间显示器显示的为离下一个 状态到来的时间，如图 4-1 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。 構氽頑黉碩饨荠龈话骛。輒峄陽檉簖疖網儂號泶。南京邮电大学 2012 届毕业设计（论文）图 2-1 运行状态 1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

24、状态到来的时 间，如图 2-2 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。南京邮电大学 2012 届毕业设计（论文）图 2-2 运行状态 2运行状态 3，北绿灯亮 30s 1s，东红灯亮 35s 6s，此时往东方向的车辆禁止通行。禁 止时间总共为 35s（还有 5s 在下一个状态中体现） ；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 2-3 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

25、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。尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。南京邮电大学 2012 届毕业设计（论文）图 2-3 运行状态 3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 2-4 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。 识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。南京邮电大学 2012 届毕业设计（论文）图 2-4 运行状态 4运行中按下停止键后，程序

26、停止循环，如图 2-5 所示：- 10 -南京邮电大学 2012 届毕业设计（论文）图 2-5 停止运行如需继续运行程序，须单击工具栏中的【运行】或【连续运行】按钮。- 11 -南京邮电大学 2012 届毕业设计（论文）第 3 章 心得总结此次课程设计圆满结束了，对于我经过努力所得的结果，我感到非常满意。此 次设计以分组的方式进行，每组有一个题目。我们做的是十字路口交通灯系统。 由于平时大家都是学理论，没有过实际开发设计的经验，虽然上课的时候讲过很 多关于 LabVIEW的应用，但课后也从没真正地应用过这个软件，对它一点都不熟 悉，拿到的时候都不知道怎么做。但通过电脑对 LabVIEW进行了几

27、天的摸索学习， 我终于把课程设计做好了，并发现其实 LabVIEW很简单，很实用。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，分组工作的方式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。在这个课程设计中，我真正的感受到了虚拟 仪器的优越性，“软件即仪器”，仅仅在 Labview 上写入一些图形程序，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，真的很方便！ 凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。课程设计的过程中，我遇到了不少的问题，但最终我终究还是战胜困难，取得 了成功，接到实验任务后，我开始构思，翻阅相关书籍，请教同学，设计，调试。 在这个过程中熟悉了 LABVIEW的相关的基本操作，回忆了老师上课所讲的内容， 锻炼了自学的能力，明确了设计的基本步骤。同时我认识到 labview 的用处之大， 之广，还有很多值得学习的地方，启发了进一步学习的兴趣，为以后的学习打下 了基础 , 恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。- 12 -南京邮电大学 2012 届毕业设计（论文）结束语尽管交通控制系统已有了长足的进展，但相对于城市的迅速扩展、路网规模迅 速扩大和车辆急剧增