基于LabVIEW的交通灯设计

第1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。

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，取商得到以秒为单位的时间信号。

接线如图1-3所示：图1-2 时间计数器图1-3 时间计数器接线图1.2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。

时间分段的程序结构如图1-4所示。

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。

毕业设计（论文）题目基于labview的交通灯系统设计毕业设计（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。

论文作者签名：日期：年月日摘要随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。

实现十字路口信号灯控制系统的方法有很多，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。

基于LABVIEW的交通灯控制系统研究与设计摘要利用Labview在现代社会发展的广泛应用，基于软件编程程序以及仿真相对简单，维修与维护比较方便，也有良好的人机控制作用，才利用LabVIEW的简单的编程语言来实现了十字路口交通灯的道路通行，而且虚拟仪器也是现代社会软件发展的重要软件之一，所以我们用labview软件来实现十字路口交通灯的运行。

在本论文中，我们用红，绿，黄三种不同颜色的交通灯实现交通运行车辆的指挥,指挥行人的交通灯颜色由红、绿两种颜色的交通灯，并用倒数时间秒数的形式来实现十字路口车辆和行人的安全通行。

关键词：红，黄，绿三种不同颜色的交通信号灯灯;LabVIEW;研究AbstractUsing Labview is widely used in the development of modern society, based on the software programming procedures and simulation is relatively simple, repair and maintenance more convenient, also has the good man-machine control function, only the simple programming language Labview is used to realize the intersection traffic lights road passage, and virtual instrument is also one of the important software of software development in modern society, so we use Labview software to realize the operation of the intersection traffic lights. In this paper, the traffic lights of red, green and yellow are used to realize the command of traffic vehicles, and the traffic lights of pedestrians are instructed by the traffic lights of red and green, which are displayed in the form of countdown. Used to indicate the safe operation of vehicles and pedestrians at intersections.Key Words：traffic;labview;research目录第一章绪论 (1)1.1LABVIEW的发展 (1)1.2本论文研究的意义 (2)第二章虚拟仪器的介绍 (3)2.1虚拟仪器的概念 (3)2.1虚拟仪器的组成原理 (4)第三章研究原理和意义 (5)3.1研究的意义 (5)3.2研究的主要思路 (5)3.3逻辑流程图 (6)第四章交通灯系统的设计 (7)4.1前面板的设计 (7)4.2定时信号的产生 (8)4.3循环结构 (8)4.4条件结构 (9)4.5各段时间信号 (9)4.6交通灯的运行状态 (14)结论 (16)参考文献 (16)致谢 (16)I第一章绪论1.1LABVIEW的发展在多种类型的基础学科同计算机技术有机结合的基础上，进而发展出了现代仪器仪表技术，并且伴随着时代的发展，开发、计算机、网络科技以及电子信息和软件技术不断发展壮大,丢弃了原有的检测的方法、检测试领域的方法，出现了新的测试方法和基本的概述 ,特别是在电子测量仪器的使用方面产生了前所未有的变化。

基于LabVIEW的智能交通灯系统设计智能交通灯系统是一种基于现代控制技术的智能交通管理系统，能够自动控制道路交通条件，提高道路拥堵情况，减少交通事故的发生，节约能源，缓解城市拥堵等问题。

本文将使用LabVIEW软件，设计一套智能交通灯系统，使之能够实现智能控制和管理交通流量和交通安全。

1.硬件设计:本系统是基于单片机件设计，它主要包括主控板，显示模块，语音模块，通讯模块，红、黄、绿 LED 以及路面检测模块等几个模块。

其中主控板是整个控制系统的核心，负责接收、处理和发送各种信号，用于控制交通灯的开关和工作模式以及与其他智能交通信号设备进行通信。

2.软件设计:本系统的软件设计主要分为三大模块：通讯模块、信号控制模块和交通流量控制模块。

(1) 通讯模块:本模块主要要完成与其他交通设备的通讯任务，包括交换数据和信息。

通讯模块的主要功能是与其他交通系统通信，获取实时交通流量状态和传感器数据，以便在下一步的交通灯控制中使用。

(2) 信号控制模块:本模块负责控制交通灯的信号系统。

它主要接受来自交通系统的各种控制信号，根据系统的预设的算法决定红、黄、绿灯的亮起和关闭，还可以根据交通流量的变化实时调整交通灯的开关时间，从而为行车者和行人提供更好的通行条件。

(3) 交通流量控制模块:本模块负责监测车辆的行驶情况，并根据交通灯的信号自适应调整交通流量。

当行车数量较大时，他将自动将绿灯开放时间延长，当行车数量较小时，他将把绿灯开放时间缩短，以达到更好地智能控制交通流量的效果。

综上所述，基于LabVIEW的智能交通灯系统设计能够实时、准确地监测和控制交通状况，应用广泛，对城市交通管理具有显著意义和价值。

摘要:LabVIEW 作为最流行的虚拟仪器开发平台，数据采集、图像处理与分析是其特点，本文以交通灯的分析与处理为例，构建一个基于LabVIEW 的交通灯模拟系统。

关键词:LabVIEW 交通灯人行道1概述实现十字路口信号灯控制系统有许多途径，譬如说，编程控制器、单片机、标准逻辑器件等均可达到这种目的。

随着计算机技术的日新月异，在数据的收集、自动测试和仪器控制等方面，虚拟仪器技术起了十分重要的作用，成功推动了测试系统和测量控制的设计方法与实现技术的发展，使得理论与实际得到了完美的结合。

于是LabVIEW的智能交通灯控制系统诞生了，这个系统使得红、黄、绿3种颜色的灯能够交替点亮，用来提示指挥车辆和行人通行，使交通灯工作状态得到了监控。

虚拟仪器是在计算机的基础上发明的仪器。

计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个里程碑。

其中一种结合方式是仪器内植入计算机，举一个例子就是所谓的智能化仪器。

如今计算机功能越来越强大，不过其体积却变得越来越小，智能仪器的功能也日益强大，目前已经出现含嵌入式系统的仪器。

另一种方式是计算机内植入仪器。

以通用的计算机硬件及操作系统为基础，使得各种仪器功能得以实现。

2设计方案的实现2.1前面板设计前面板是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。

本设计中前面板比较简单，只需要用两盏灯、1个LED 逻辑和等待时间、一个停止按键即可。

其中的两盏灯红、绿各一盏，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，改变其颜色，分别设置为红绿，将两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一个，再用框将这组灯框起来，做成一个交通灯。

在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。

（见图1）2.2程序框图首先，交通灯每工作一个周期的时间为90秒。

labview课程设计交通灯目录1 程序功能...............................2 设计过程...............................3 交通灯系统软件设计.....................3.1 用户界面设计3.2 程序设计4.程序设计细节............................5 总结....................................基于labview的交通灯设计交通灯通常指由红、黄、绿三种颜色灯组成用来指挥交通的信号灯。

在我国交通法律上规定：绿灯亮时，准许车辆通行，黄灯亮时，已越过停止线的车辆可以继续通行；红灯亮时，禁止车辆通行。

本次课程设计模拟秦皇岛河北大街奥体路段十字路口交通灯。

这款交通灯模拟系统基于labview软件开发，界面全部自己设计，简洁明了。

在以往单纯的红绿交替变化功能上添加了倒计时功能。

倒计时显示模块有与交通灯对应的颜色显示。

1 程序功能开始运行程序，界面依次显示课程设计名称，学生姓名，学号，指导教师姓名。

显示结束后，进入主程序。

当东西方向为绿灯是，南北方向为红灯，持续时间25秒。

倒计时从25开始到0结束，且东西方向倒计时为绿色，南北方向为红色。

当东西方向为黄灯时，南北方向也是黄灯，持续时间5秒。

倒计时从5开始到0结束，颜色为黄色。

当东西方向为红灯时，南北方向为绿灯，持续时间25秒。

倒计时从25开始到0结束，且东西方向倒计时为红色，南北方向为绿色。

其中有一个布尔开关，控制程序的结束。

方案一思路;主vi用生产者消费者模式，编写一个有显示灯亮灭的子vi1。

再编写一个显示倒计时颜色不同的子vi。

正常情况下，交通灯红黄绿变化，出现错误时，东西方向南北方向均出现红灯。

方案二思路：主vi用状态机完成红黄绿变化，编写一个倒计时子vi，功能是输入不同的数字，布尔簇显示对应的数。

在方案一编写过程中，需要调用两个子vi。

labview交通灯的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解LabVIEW编程的基本原理，掌握使用LabVIEW进行交通灯控制程序的设计与实现；2. 学生能掌握交通灯系统的基本工作原理，了解交通灯控制逻辑；3. 学生了解虚拟仪器技术及其在工程领域的应用。

技能目标：1. 学生能运用LabVIEW软件设计出具有红绿灯变换、行人按钮控制及车辆感应功能的交通灯控制程序；2. 学生能够通过实际操作，提高解决实际问题的能力，培养动手实践能力和团队协作能力；3. 学生能够运用所学知识，进行程序调试与优化，提高程序运行效率。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对计算机编程和工程技术的兴趣，激发学习热情；2. 学生在学习过程中，培养严谨、细致、专注的学习态度，提高自我解决问题的信心；3. 学生了解交通灯控制系统在实际生活中的应用，认识到科技对社会发展的积极作用，增强社会责任感。

二、教学内容本节课以《LabVIEW编程与应用》教材中关于交通灯控制系统部分为基础，结合课程目标，组织以下教学内容：1. LabVIEW编程基础：回顾LabVIEW编程环境、数据流编程概念、节点和线的基本操作。

2. 交通灯系统工作原理：介绍交通灯系统的基本组成部分、工作原理及控制逻辑。

3. 交通灯控制程序设计：- 红绿灯变换程序设计：学习使用LabVIEW设计红绿灯变换程序，掌握定时器控件的使用；- 行人按钮控制程序设计：学习使用按钮控件，实现行人对交通灯的控制；- 车辆感应控制程序设计：学习使用传感器模拟车辆检测，实现车辆感应控制。

4. 程序调试与优化：教授程序调试方法，培养学生优化程序的能力。

5. 实践操作：分组进行交通灯控制系统的编程与调试，锻炼学生动手实践能力。

教学进度安排如下：第一课时：回顾LabVIEW编程基础，介绍交通灯系统工作原理；第二课时：讲解红绿灯变换程序设计，实践操作；第三课时：讲解行人按钮控制程序设计，实践操作；第四课时：讲解车辆感应控制程序设计，实践操作；第五课时：进行程序调试与优化，总结交流。

SOFTWARE 2021软 件第42卷 第2期2021年Vol. 42, No.2配备灵活且符合道路实际状况交通灯系统才能进一步解决城市交通安全和交通拥堵问题。

以往我国的交通灯系统大都采用嵌入式技术，顺应计算机技术发展的潮流，中国推广，LabVIEW 软件逐渐占据中国市场的各个部分，如测量监控、自动化技术、电子通信领域等。

LabVIEW最大的特点在于它是使用图形化的逻辑编译，即使编程作者简介：刘丹（1991—），女，湖南永州人，硕士研究生，助教，研究方向：电子信息材料与器件。

基于LabVIEW 的交通灯系统设计刘丹 李佳敏设计研究与应用软 件第42卷 第2期SOFTWARE能力薄弱甚至是无基础的学者也能根据前面板的模拟场景和图形化的程序框图读懂程序并且能快速上手[3]。

1 系统设计思路经道路修建，小型的十字路口只有一个车道并且道路设计右转捷径。

这种十字路口只需考虑车辆直行，发生拥挤概率相对较低。

基于这样的路面状况，本系统最终确定以“同一方向，车动人动”为设计原则，例如：东西方向车道交通灯亮绿灯，则东西方向人行道交通灯亮绿灯，黄灯为车道反应时间。

传统交通灯只红绿二色，灯由红变绿，车由静到动，为了增加交通安全，交通灯设置增加闪烁黄灯为提示信号[4]。

本文小型十字路口交通灯系统循环时间为70秒，亮灯顺序：黄—红—黄—绿—黄，可知黄灯为循环关键，设置一个数值tt，得到的时间信号除2取余数得到0或1，以此作为区分黄灯过后亮灯颜色条件[5]。

以南灯为例，黄灯闪烁5秒，南红亮30秒，黄灯闪烁5秒，南绿灯亮30秒，人行道灯只设置红绿二色，南红亮灯时人行道南北方向亮绿灯，流程图如图1所示。

图1 小型十字路口交通灯系统流程图Fig.1 Flow chart of traffic light system at small crossroads2 设计方案的实现2.1 前面板设计LabVIEW前面板即为仿真界面，根据系统设计思路，十字路口交通灯设计前面板则在交汇处四个方向各放置一个交通灯灯牌，红、黄、绿三盏灯构成每个灯牌，车道四个方向一共需要12盏灯，人行道共8盏，每盏灯都设置灯亮颜色（分别为红、黄、绿），灯灭颜色设置为黑色；每个交通灯灯牌添加一个数值显示控件显示倒计时，并且每个系统都放置一个停止按钮来控制突发状况产生，从控制面板中选择一个按钮作为停止按键。

LabVIEW 十字交通灯最完美版设计一、简介LabVIEW是一款面向工程师快速开发各类控制系统的便捷工具。

其可视化编程风格趋于人性化，广受开发者的青睐，被广泛应用于各类自动化控制领域。

本文旨在基于LabVIEW这个工具，搭建一个十字路口交通灯。

二、功能设计1.进入绿灯时间、倒计时2.进入红灯时间、倒计时3.在交通灯进行演示时，能够灵敏地对手动干预进行响应。

三、程序实现1.需求分析通过问题的分析，总结出下面的功能点，确定设计开发方向：•能够根据信号之间的变灯规律，灵活调整程序逻辑；•具备信息传递进程，可及时响应手动干预；•在红灯时间、绿灯时间全面倒计时；2.程序实现典型的十字路口交通灯模型可以分为三个灯头，分别是行人、机动车通行方向和垂直方向。

根据每个灯头是否发出信号，来调整灯头处于何种状态。

1.行人、机动车通过时间计算设绿灯时间为20秒，黄灯时间为3秒，红灯时间为30秒。

那么我们可以通过循环计时器模块的设计，来让交通灯与我们设定的时间保持一致。

如图：（请见代码区）2.交通灯功能模块设计通过独立写在一个子程序的方式，来实现程序运行的分层。

这样，我们能够更加方便地维护代码和修改程序功能。

交通灯控制模块代码示例如下：（请见代码区）交通灯状态控制模块代码示例如下：（请见代码区）3.信息传递的设计在设计程序时，如果能够将信息上报和更改的操作放在同一个地方，应用程序的运营效率会得到提高。

对如何构建程序的信息传递机制进行设计，可以有效提高程序效率。

程序信息传递模块示例如下：（请见代码区）结论在完成上述实现后，我们成功搭建了一个完整、健全的交通灯管理系统。

由于LabVIEW工具的优秀设计，交通灯的搭建、维护、简化过程均变得更加高效便捷，为汽车和行人提供了更加安全稳定的道路通行环境。