基于LabVIEW的交通灯设计样本.docx

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基于LabVIEW的交通灯设计样本

虚拟仪器课程设计

——基于LabVIEW交通灯设计

专业：

姓名：

学号：

一、课题研究背景和意义

近年来，在迅速都市化进程和经济发展影响下，机动车辆已成为普遍代步工具，交通负荷越来越重，交通问题成为困扰许多大都市发展通病，已成为日趋严峻国际性问题。

其中，十字路口则是导致交通堵塞重要”瓶颈”。

交通信号灯成为了维护交通秩序必备工具。

交通信号灯使用有效减小了交通拥堵维护交通顺畅。

  本次课设题目是设计交通信号灯。

在设计过程中理解了交通灯显示规则，增强了加强交通安全意识，另一方面运用已学知识设计信号灯便于更好掌握labview软件使用，培养综合应用所学知识来指引实践能力。

二、程序设计思路

通过采用基于虚拟仪器交通灯系统设计，自动控制十字路口四组红、黄、绿交通灯和四组人行道暗、绿状态转变，指挥着行人和车辆安全运营，实现十字路口自动指挥和改进交通管理。

绿灯亮时，容许车辆和行人通行。

红灯亮时，禁止车辆和行人通行，为交通安全提供保障。

同步会有时间显示。

程序采用条件构造，做五个分支，分别相应五种运营模式：

正常运营：

在正常运营模式中，再用时钟信号做选取条件做四个分支，实现交通信号循环变换，控制逻辑顺序如下：

（1）南北红和东西绿（30秒）；

（2）南北红和东西黄（05秒）；

（3）南北绿和东西红（30秒）；

（4）南北绿和东西黄（05秒）；

东西禁行：

东西方向亮红灯禁止通行，南北方向亮绿灯容许通行。

南北禁行：

东西方向亮绿灯容许通行，南北方向亮红灯禁止通行。

两向禁行：

东西南北方向全亮红灯禁止通行。

检修：

把信号灯所有熄灭。

在各运营模式中，每个条件构造里程序基本相似：

用需要点亮灯与布尔真常量连接，不需要点亮与布尔假常量连接，而两方向灯时间显示屏则用一定值减去输入时间量，以实现倒计时功能。

2.1前面板设计

本设计中前面板需要用20盏灯、4个时间显示屏、1个菜单下拉列表、1个停止按键即可。

其中十字路口12盏灯，红、黄、各4盏，绿灯12盏，在控件选板中选取批示灯，将它放在前面板适当位置，单击鼠标右键，更改批示灯属性，变化批示灯大小和颜色，做出一种适当批示灯。

道理批示灯三个分为一组，每组都包括红黄绿三种颜色灯，再用框将每组灯框起来，做成一种交通灯。

在每组交通灯适当位置放置一种数值显示控件作为交通灯计时器，同样办法另做人行道8盏绿灯灯。

并在前面板适当位置放置一种控制窗口，用于选取交通灯运营模式及控制其开始与停止，然后设立窗口大小。

这样交通灯系统前面板就做好了。

交通灯前面板设计如下面图1所示。

2.2单位时间信号产生

时钟信号用毫秒计时器产生。

毫秒计时器计时十毫秒,10毫秒记反馈节点加一，要产生一种一秒为单位时间信号,因此还得用计数值除以100，取商得到以秒为单位时间信号。

图2单位时间信号

2.3时间信号分段

将所得时间信号除以每个循环所用时间70s，取别的数，得到余数x范畴为0<=x<70。

当运营模式选取为正常运营时，执行条件构造里为序号0程序。

当0<=x<30时，条件成立，执行程序框图中第一种条件构造里面程序，东西通行。

当30<=x<35时，条件成立，执行框图中第二个条件构造里程序，东西亮黄灯。

当35<=x<65时，条件成立执行框图中第三个条件构造里程序，南北通行。

当65<=x<70时，条件满足，执行框图中第四个条件构造里程序，南北亮黄灯。

时间分段程序框图如下图所示。

图3条件为真各时间分段程序

这里用到了鉴定范畴并强制转换控件，应用这个控件可以鉴定输入数与否在上限和下限之间。

它图标和作用如下图4所示。

如果输出信号在范畴之内，“？

”接口会有一种信号，该信号恰可以输入到条件构造中作为该分支选取器信号。

图4规定范畴并强制转换控件

2.4程序中所用构造

2.4.1循环构造

LabVIEW中循环构造重要通过while和for循环实现。

这两种循环构造、语句、功能基本相似，但使用上会有些不同。

for循环须先进行循环次数拟定，循环一定次数后自动不进行循环；而while循环则不用拟定循环次数，只需要拟定退出循环条件。

本次课程设计中不能预先拟定循环次数，因此就用到了while循环。

while循环是LabVIEW最基本构造之一，和C语言中while循环和do…while循环相类似。

While循环可以从程序框图中【构造】子选板中创立，while循环涉及两个端口：

1、条件端口2、重复端口，如下图5所示。

本次课程设计中用停止按钮连接条件端口，当按下按钮时循环停止。

2.4.2条件构造

条件构造也是LabVIEW最基本构造之一，类似于基于文本编程语言switch语句或者if…then…else语句。

条件构造可以从【构造】子选板中创立，条件构造包括选取端口和选取标签控制端口，如下图6所示。

图6条件构造

在条件构造中，选取端口相称于switch语句中“表达式”，框图表达符相称于“表达式n”。

编程过程中，将外部控制条件连接到选取端口上，程序运营时候其端口会判断送来控制条件，指引选取构造去执行相应框架里内容。

在本程序中控制条件为运营模式序号及从规定范畴并强制转换“范畴内？

”端口输出判断值。

选取端口外部控制条件数据有整型、字符串型、布尔型和枚举型。

其接线可任意放在框图左边某一位置。

如果其数据为布尔型，那么这个构造包括真和假两个分支，这是该软件所默认选取框架类型。

若为其他类型则可以随意使用分支个数。

要注意是，在使用条件构造时候，控制条件数据类型要和选取标签中类型同样，如果不一致话，LabVIEW显示浮现错误，与此同步选取器中字体颜色也会变为红色。

本次课程设计中，当各组条件为真时，将执行其框图程序。

每个条件构造里程序基本相似。

用需要点亮灯与布尔真常量连接，不需要点亮与布尔假常量连接，而两方向灯时间显示屏则用一定值减去输入时间量，以实现倒计时功能，各构造里程序略有不同。

三、各种运营模式程序

正常运营模式程序

程序用时钟信号做选取条件做四个分支，从左到右依次执行四个条件构造，实现交通信号循环变换，正常运营模式程序如下：

各段时间信号程序：

第一阶段：

余数在0~30s之间，条件构造1条件满足，十字路口南北红灯和东西绿灯点亮，人行道南北方方绿灯亮。

东西灯时间显示为离绿灯熄灭时间（从30s到1s），北灯时间显示为离红灯熄灭时间（从35s到6s）。

程序框图如图所示

第二阶段：

余数在30~35间，条件构造2件满足，十字路口南北红灯和东西黄灯点亮，人行道南北方绿灯亮。

东灯时间显示为离黄灯熄灭时间（从5s到1s），北灯时间继续显示为离红灯熄灭时间（从5s到1s）。

程序框图如右所示

第三阶段：

余数在35~65s时，条件构造4条件满足，十字路口南北绿灯和东西红灯点亮，人行道东西方绿灯亮。

东西灯时间显示为离红灯熄灭时间（从35s到6s），南北灯时间显示为离绿灯熄灭时间（从30s到1s）。

程序框图如右所示

第四阶段：

余数在65~70s之间，条件构造4条件满足，十字路口南北黄灯和东西红灯点亮，人行道东西方绿灯亮。

东灯时间显示为离红灯熄灭时间（从5s到1s），北灯时间显示为离黄灯熄灭时间（从5s到1s）。

程序框图如右所示

东西禁行模式程序

用东西红灯及南北绿灯与布尔真常量连接，人行道南北方向绿灯与布尔真常量连接，别的灯与布尔假常量连接，而两方向灯时间显示屏则输入零值。

东西禁行模式程序：

南北禁行模式程序

用东西绿灯及南北红灯与布尔真常量连接，人行道东西方向绿灯与布尔真常量连接，别的灯与布尔假常量连接，而两方向灯时间显示屏则输入零值

南北禁行模式程序：

两向禁行模式程序

用东西南北红灯与布尔真常量连接，人行道东西南北方向绿灯与布尔真常量连接，别的灯与布尔假常量连接，而两方向灯时间显示屏则输入零值。

两向禁行模式程序：

检修模式程序

所有灯与布尔假常量连接，而两方向灯时间显示屏则输入零值。

检修模式程序：

四、交通灯设计调试成果

本次所设计交通灯有五种运营模式：

正常运营、东西禁行、南北禁行、两向禁行、检修。

调试成果如下所示：

正常运营：

东西禁行：

南北禁行：

两向禁行：

检修：