《虚拟仪器技术》结课论文

《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************

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，VI

1 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<=x<70,当0<=x<5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<=x<35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<=x<40时，条件满

足，东黄和北红灯点亮。当40<=x<70时，x<40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4

1.6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do…while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35s—6s，东绿灯亮30s—1s，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6s—1s，东黄灯亮6s—1s，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；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6s—1s，东红灯亮6s—1s，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