基于LABVIEW的交通灯仿真设计

1、引言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

2、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LabVIEW7.0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 NILabVIEW 图形化开发工具用于产品设计周期的各个环节，从而改善

3、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。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

4、高的可靠性，而且成本低、具有良好的经济效益。一交通灯仿真系统的总体设计1.1 设计的目标和功能本次课程设计要求在基于虚拟仪器 LabVIEW的基础上实现交通灯的仿真 分别在东和北两个方向上放置六个红绿灯指挥车辆的通行。这个交通路口每一个方向上的 绿黄红灯按绿黄红的顺序循环， 按一定规律循环点亮和熄灭。 用一辆车从北向南行进， 当遇红灯时停，绿灯时行，黄灯时等待。当停止键按下时，循环停止。1.2 设计的总体思路以生活中最常见的交通灯为模版，利用 LabVIEW软件分别在前面板和程序框图上设计 一个可以用六盏灯来指示路口的红绿灯状况的子 VI 指示灯，它们分别是下文中的东红、 东黄、东绿、北红、北

5、黄、北绿，并灯按一定规律循环点亮。设计一个子 VI 车辆，子 VI 上用一辆车从北向南行进。将子 VI 指示灯和车辆调用到最终的程序中，使该辆车遇到绿 灯时行进，遇到红灯时停止，遇到黄灯时等待。1.3 设计流程图图 1 交通灯仿真系统设计的流程图二前面板和程序框图设计2.1 交通灯的前面板前面板是 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、 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，改变

6、其颜色，分别设置为红绿黄，将六个指 示灯拖到前面板上，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。 在指示灯合适的的位置加上小车。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。前面板设计如图 2 所示。图 2 交通灯的前面板2.1 交通灯的程序框图 程序框图如下图所示：图 3 交通灯的程序框图 (a) 图 4 交通灯的程序框图 (b) 图 5 交通灯的程序框图 (c) 三主要子 VI 和重点控件介绍3.1子VI指示灯对同一路口灯亮顺序的控制： 红绿黄灯

7、的亮灯顺序是固定的， 即假设初始状态为绿灯， 接下来是黄灯，红灯。在 labview 环境下，由于顺序框架的使用比较灵活，在编辑状态时 可以很容易的改变层叠式顺序结构各框架的顺序。鉴于以上因素，该模块主要通过顺序结 构实现信号灯的交替点亮。指示灯前面板如下图 6 所示：图 6 指示灯的前面板 指示灯的程序框图如图 7:图 7 指示灯的程序框图3.2 子 VI 车辆子 VI 车辆的前面板如图 8 所示：图 8 子 VI 车辆的前面板子 VI 车辆的程序框图如图 9 所示：图 9 子 VI 车辆的程序框图3.3 判定范围并强制转换控件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

8、否在上限和 下限之间。它的图标和作用如图 10 所示。如果输入信号在范围之内， “？”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着器信号。判定范围并强制转换。 【 InRangeandCoerce】 图 10 判定范围并强制转换控件根据上限和下限，确定 x 是否在指定的范围内，还可选择将值强制转换到指定的范围 之内。该函数只在比较元素模式下进行强制转换。如所有输入都是时间标识值，该函数接 受时间标识。该函数可改变比较模式。四调试及结果按下运行键，得到结果如下图所示：图 11 小车运行前图 12 运行后红灯亮小车停图 13 运行后绿灯亮小车行五总结心得课程设计的过程中，我遇到了不少的问题。用一个 while 循环配合使用层叠顺序结构 实现最简单的红绿黄灯交替变化，模拟出十字路口通行状态，东西南北方显示可以调节， 但功能简单。通过实际路口的观察，确认需要添加倒计时模块，用顺序模块实现交通灯的 顺序点亮。老师在进行初审的时候发现了我们的问题，并在给我们一些类似