交通信号灯模拟操作系统可设.docx
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交通信号灯模拟操作系统可设
交通信号灯模拟操作系统可设
学院
信息学院
专业
运算机科学与技术
学生姓名
学号
题目
交通信号灯模拟
内容及要求：
内容：
一个十字路口,共有四组红绿灯,每个路口的车辆都遵循"红灯停,绿灯行"的原则,假设将每一台汽车都作为一个进程,请设计良好的机制,展现出合理的"十字路口交通治理"情形.
车辆通行设定:
路口宽度不限,对一个路口而言,只有当一辆车通过路口（越过对面路口的交通灯后）后,其后续车辆才能连续通过交通灯,车辆通过路口的时刻能够固定,能够自行运算。
进程的互斥:
交通灯进程实际上是互斥的,即不能同时为红或者同时为绿.
进程的消息通信或其他通信方式:
对车辆进程而言,每一个车辆在通过路口前,必须确认前面的车辆差不多通过了路口.
进程的调度:
停留在一个路口的车辆,决定其前进或等候的因素是交通灯和前面车辆的状态,需要设计一个良好的进程调度机制来操纵所有车辆的通行。
要求：
1.设计数据结构，储备结构；
2.在VC++6.0或兼容环境完成上述题目的代码编写与调试；
3.程序运行界面交互性好；
4.给出测试实例。
任务交付：
1.程序源代码；
2.课程设计论文及电子文档。
进度安排：
本课程设计时刻为16、20教学周。
其中包含设计、代码调试、课程设计论文撰写几个时期。
第1周查找资料、完成初步设计、代码设计与初步调试；
第2周调试、测试、验收、课程设计论文撰写、答辩。
指导教师（签字）：
年月日
学院院长（签字）：
年月日
名目
1需求分析………………………………………………….…….2
1.1设计要求………………………………………………….2
1.2解决方案……………………………………………….…2
2概要设计……………………………………………………......2
2.1函数定义讲明………………………………………....…2
2.2结构设计讲明……………………………………........…2
2.3算法流程图………………………………………........…3
3详细设计…………………………..………………………....…4
3.1核心函数的设计……...…………………………….……4
3.2主函数的设计……........................................................…7
4调试分析…………………………..……………………….…...8
4.1调试过程及结果……...…………………………….……8
4.2结果分析……...…………………………………….…..10
5课设总结…………………………..………………………......10
6参考文献…………………………..……………………..........10
1需求分析
1.1设计要求
一个十字路口,共有四组红绿灯,每个路口的车辆都遵循"红灯停,绿灯行"的原则,假设将每一台汽车都作为一个进程,请设计良好的机制,展现出合理的"十字路口交通治理"情形.
车辆通行设定:
路口宽度不限,对一个路口而言,只有当一辆车通过路口（越过对面路口的交通灯后）后,其后续车辆才能连续通过交通灯,车辆通过路口的时刻能够固定,能够自行运算。
进程的互斥:
交通灯进程实际上是互斥的,即不能同时为红或者同时为绿.
进程的消息通信或其他通信方式:
对车辆进程而言,每一个车辆在通过路口前,必须确认前面的车辆差不多通过了路口.
进程的调度:
停留在一个路口的车辆,决定其前进或等候的因素是交通灯和前面车辆的状态,需要设计一个良好的进程调度机制来操纵所有车辆的通行。
1.2解决方案
按照设计要求，在VC++6.0环境下编译，设计了一个能够实现自由模拟某一时段交通状况并能推测某辆车需要多久才能到达路口的系统程序，改程序达到了设计要求，成功地实现了要求功能。
2概要设计
2.1函数定义讲明
本设计中，定义了两个函数实现P、V原语的操作，其中P（inti）函数实现了i方向上车辆等待数目减一，车辆编号增一以及输出的功能，V（inti）函数实现了时刻的增加，交通转换灯的转换，无车标志的转换以及输出的功能。
同时定义了东西调度函数ETW（）和南北调度函数STN（），最后因此定义了main（）来调用上述函数实现动态演示及推测功能。
2.2结构设计讲明
为了实现题设的要求，在VC++6.0环境下编译实现，整个系统的要紧流程设计为如下步骤：
1.定义全局变量用来存放实验所需差不多信息
2.change函数实现交换无车标志的功能
3.P函数模拟P原语的功能
4.V函数模拟V原语的功能
5.ETW函数实现东西方向的车辆调度
6.STN函数实现南北方向的车辆调度
7.main函数实现程序的输入接口以及模拟演示
2.3算法流程图
选取部分核心流程图如下：
图2.1P函数图2.2V函数
图2.3main函数
3详细设计
3.1核心函数的设计
设计P（inti）函数用来实现从i（东西南北）方向等待车辆中挑出当前的第一个并让其通行，同时记录此车的编号，输出此车的发车时刻，代码如下：
voidP（inti）//P函数，i为方向判定标志
{
if（Max[i]>0）
{
Max[i]=Max[i]-1;//i方向上的车辆等待数目减一
R[i]++;//当前车辆编号
if（（PS-1）==i&&R[i]==PN）
PT=Time;//储存推测时刻
cout<<<"辆车开始动身!
"<}
if（Max[++i]>0）
{
Max[i]=Max[i]-1;
R[i]++;
if（（PS-1）==i&&R[i]==PN）
PT=Time;
cout<<<"辆车开始动身!
"<}
}
设计V（inti）函数实现时刻的流逝，红绿灯的转换以及无车标志的转换，同时输出上一时刻调用P函数车辆的到达时刻，代码如下：
voidV（inti）//V函数，i为方向判定标志
{
Time=Time+4;//时刻流逝
if（Max[i]>=0）
{
if（Max[i]==0）
Max[i]=-1;
cout<<<"辆车到达对面!
"<}
if（Max[++i]>=0）
{
if（Max[i]==0）
Max[i]=-1;
cout<<<"辆车到达对面!
"<}
T=T-4;//绿灯时刻减少
if（T<=0）
{
change（）;
inttemp;//换灯
temp=L[0];
L[0]=L[1];
L[1]=temp;
T=30-Time%30;//修正红绿灯时刻
}
}
设计东西调度函数ETW（）以及南北调度函数STN（）在互斥方向无车且绿灯状态下循环调用P、V函数实现单方向队列上车辆的循环调度，代码如下：
voidETW（）//东西调度函数
{
if（L[0]==0）//若为红灯则交换
change（）;
while（T>0&&L[0]==1&&EW==1）//绿灯有时刻且南北无车
{
intb=0;
P（b）;
V（b）;
}
}
voidSTN（）//南北调度函数
{
if（L[1]==0）
change（）;
while（T>0&&L[1]==1&&SN==1）//绿灯有时刻且东西无车
{
inta=2;
P（a）;
V（a）;
}
}
设计main（）函数用来提供程序的输入接口，并实现南北东西方向函数的交叉调度，以及推测车辆动身时刻的输出显示。
3.2主函数的设计
intmain（）
{
cout<<"欢迎进入交通信号灯模拟系统!
"<cout<<"请选择当前东西方向红绿灯状态:
"<cout<<"\t1.红灯\n";
cout<<"\t2.绿灯\n";
inta;
cin>>a;
if（a==1）
{
L[0]=0;
L[1]=1;
}
if（a==2）
{
L[0]=1;
L[1]=0;
}
cout<<"请依次输入向东，西，南，北方向的车辆数目（100以内）:
"<cin>>Max[0]>>Max[1]>>Max[2]>>Max[3];
cout<<"请选择推测的方向:
"<cout<<"\t1.东\n";
cout<<"\t2.西\n";
cout<<"\t3.南\n";
cout<<"\t4.北\n";
cin>>PS;
cout<<"请输入推测的车辆编号"<cin>>PN;
while（Max[0]!
=-1&&Max[1]!
=-1&&Max[2]!
=-1&&Max[3]!
=-1）//调度函数
{
ETW（）;
STN（）;
}
cout<<"向"<<<"的车辆推测动身时刻为:
"<return0;
}
4调试分析
4.1调试过程及结果
进入模拟系统后选择东西方向为绿灯，依次输入东西南北方向上车辆数目23、34、30、25，选择推测方向为北，输入推测车辆编号10,开始模拟。
得到模拟状况信息，以及推测动身时刻100，如图4.1,4.2所示。
图4.1预备模拟
图4.2模拟结果
4.2结果分析
观看到了详细的模拟情形，输入推测方向为北，推测车辆编号10得到推测动身时刻为100，查找模拟信息，如图4.3，发觉推测结果与模拟一致，设计成功。
图4.3模拟信息片段
5课设总结
课设置即终止，好快乐哦。
这两周从开始的确定命题，到搜集资料，到初步编程，到修改代码，到最终完成代码，这是一个学习的过程，一个升华的过程。
我想课设的意义也是在于此吧。
刚开始接触到课题感受到无从下手，不明白P、V操作要从那方面入手，后来通过逐步的摸索，认确实研究逐步的建立了整个宏观的流程，然后确实是一段时刻的埋头苦干，狂敲代码。
现在，一切都终止了，感受那个命题事实上也不难的。
这就告诉我们理论与实践的关系。
想到不一定能做到，但做到了一定会想到，做到不一定有想象的那么难。
只要你情愿做，就一定能做到。
放手去做吧。
因此课设也有专门多的不足，由于编译环境的限制无法实现程序的互斥执行，将是今后研究的重点。
因此，我的成功也离不开大伙儿的关心，因此，在此我要感谢给于过我关心的指导老师和热心的同学们，感谢大伙儿，我也会连续努力。
6参考文献
【1】汤子瀛，哲凤屏，汤小丹。
运算机操作系统。
西安：
西安电子科技大学出版社，2001.
【2】宗大华，宗涛，陈吉人。
操作系统。
人民邮电出版社，2009
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