基于LabVIEW的交通灯设计样本.docx

1、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

2、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

3、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

4、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=x7

5、0。 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=x30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=x35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=x65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=x70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

6、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dowhile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

7、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ifthenelse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

8、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

9、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3565s时，条

10、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：