虚拟仪器技术结课论文

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《虚拟仪器技术》结课论文

题 目 交通灯系统设计

姓 名 鑫青

专业班级 电信工程14-2

学 号 9

院 （系） 电子信息工程学院 . .. .

. 资料. 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. .. .

. 资料. 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的围为0<=x<70,当0<=x<5时，条件满足，执行第一个条件. .. .

. 资料. 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。如果输出信号在围之，“？”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 . .. .

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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。. .. .

. 资料. 向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 . .. .

. 资料. 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，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. .. .

. 资料. 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，向向转为红灯，彼时向向将禁止通行，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，向向转为绿灯，彼时向向将允许通行。

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，向向转为绿灯，彼时向向将允许通行，向北方向将禁止通行。如图11 . .. .

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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

如需继续运行程序，须单击工具栏中的运行、【连续运行】按钮。

3心得体会

通过这段时间的学习，我基本学会了虚拟仪器设计的步骤和基本方法，提高了动手能力，增强了理论联系实际的能力，在学习的过程中遇. .. .

. 资料. 到不懂的问题向老师、同学请教，这也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。

在这次学习中，我真正的感受到了虚拟仪器的优越性，“软件即仪器”，通过一些图形程序，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。也让我明白了在学习LabVIEW中，首先要熟悉每个控件的用途、使用方法和在软件中的位置。熟悉了这些，在做设计的时候才会得心应手；其次，对于虚拟仪器设计来说，因果朔源的设计方法是一种比较好的设计方法，知道要做什么，知道需要哪些单元，我们就添加那些单元，按需求增添元件。

感学校给予我们此次机会。这对提高我们的能力有很大的帮助。将理论应用于实践，将空想变成现实，使得我们在应对实际问题时变得不再迷茫。转眼间此次课程设计就要结束了，希望学校能给予我们更多的实践机会，提高我们的动手能力，我们也会认真学习，不辜负学校、老师的厚望。