虚拟仪器交通灯设计

1、等级:湖南工程学院课 程 设 计课程名称 虚拟仪器技术 课题名称 十字路口交通灯设计 专 业 测控技术与仪器 班 级 学 号 姓 名 指导教师 2013 年 6 月 17 日湖南工程学院课 程 设 计 任 务 书课程名称 虚拟仪器技术 课 题 十字路口交通灯设 专业班级 测控1002班 学生姓名 刘 巍 学 号 201001200201 指导老师 余晓霏 审 批 任务书下达日期 2013 年 6 月 17 日任务完成日期 2011 年 6 月 23 日设计内容与设计要求设计内容： 本课题要求通过LabVIEW仿真十字路口的交通信号灯。要求实现红灯,黄灯,绿灯3者之间合理的转换。并可以随时控制每

2、个路口的红绿灯时间,并在前面板上仿真出控制效果。设计要求：(1）确定并分析系统设计要求(2）进行系统的方案设计(3）系统的软件设计(4）系统的软件调试(5）系统总调及操作说明(6）写说明书(7）答辩 所设计的方案能满足题目要求并实现相应的功能,所编写的设计说明书应语句通顺,用词准确,层次清楚,条理分明,重点突出。主 要 设 计 条 件1.LabVIEW 软件。2.参考文献若干。说 明 书 格 式1.封面2.课程设计任务书3.目录4.系统总体方案设计5.系统硬件设计6.软件设计（包括流程图）7.系统的安装调试说明8.总结 9.参考文献10.附录11.课程设计成绩评分表 进 度 安 排第1周：星期

3、一上午：布置课题任务，课题内容介绍。星期一下午：仔细阅读设计任务书，明确设计任务与要求，收集设计资料。星期二上午：阅读相关资料，学习应用相关软件，设计方案确定。星期二下午：上机调试程序。星期三星期四：编写设计说明书,准备答辩。 星期五：答辩。参 考 文 献1张健，韩薪莘.LABVIEW图形化编程与实例应用.北京：中国铁道出版社 2戴鹏飞.测试工程与LABVEIW应用.北京：电子工业出版社 3路林吉.虚拟仪器的应用.电子技术 4 侯国屏.LabVIEW7.1编程与虚拟仪器设计.清华大学出版社5杨乐平,李海涛,宵相生,等.LABVIEW 程序设计与应用.北京:电子工业出版社 目 录第1章 绪论 1

4、第2章 总体设计方案22.1 功能要求22.2 总体思路2第3章 软件设计方案33.1 前面板设计33.2 时间设定43.3 时间信号的分段43.4 各组时间信号的动作43.5 倒计时6第4章 软件调试8第5章 心得总结10参考文献11附录12第1章 绪 论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。虚拟仪器是基于计算机的仪器。计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。粗略地说这种结合有两种方式，一种是将计算机装入仪器，其典型的例子就是所谓智能化的仪器。随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小，这类仪器功能也越来越强大，目前已经出

5、现含嵌入式系统的仪器。另一种方式是将仪器装入计算机。以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。虚拟仪器主要是指这种方式。虚拟仪器的主要特点有：尽可能采用了通用的硬件，各种仪器的差异主要是软件。可充分发挥计算机的能力，有强大的数据处理功能，可以创造出功能更强的仪器。 用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。虚拟仪器实际上是一个按照仪器需求组织的数据采集系统。虚拟仪器的研究中涉及的基础理论主要有计算机数据采集和数字信号处理。LabVIEW提供很多外观与传统仪器（如示波器、万用表）类似的控件，可用来方便地创建用户界面。用户界面在LabVIEW中被称为前面板。使用图标和连线，可以通过编程

6、对前面板上的对象进行控制。这就是图形化源代码，又称G代码。LabVIEW的图形化源代码在某种程度上类似于流程图，因此又被称作程序框图代码。相对于传统的标准仪器来说，LabVIEW由于是基于软件的，所以提供了更大的灵活性。通过LabVIEW开发的虚拟仪器是由用户而不是仪器生产商定义仪器功能的。一台计算机、数采板卡和LabVIEW的结合就能够变成一个可配置的虚拟仪器完成用户设定的任务。通过LabVIEW就可以用传统仪器几分之一的价格创建一个用户所需要的虚拟仪器。当需要改变这个虚拟仪器的时候，只几分钟的时间通过LabVIEW修改就可以了。为了便于使用，LabVIEW还集成了大量的函数库以及子程序来帮

7、助完成绝大多数的编程任务。在使用这些子函数的时候，可以忘掉传统编程语言中的令人头痛的指针操作、内存分配等编程问题。第2章总体设计方案2.1功能要求 本课题要求通过LabVIEW仿真十字路口的交通信号灯。要求实现红灯，黄灯，绿灯3者之间合理的转换。并可以随时控制每个路口的红绿灯时间。并在前面板上仿真出控制效果。2.2总体思路此次设计可以用12盏灯来指示路口的红绿灯状况，在红绿灯控制系统中，红绿黄灯的亮灯顺序是固定的，即假设初始状态为红灯，接下来是绿灯，黄灯。其中，红灯的时间为黄灯的时间和绿灯时间之和。我可以使用条件结构对时间进行分段处理，红灯时间，绿灯时间，还有黄灯时间，相对灯的显示是一样的，所

8、以简化了设计，倒计时设置则采用顺序结构，分别对红灯时间，黄灯时间，绿灯时间倒计时，然后在for循环中不断进行，如图2.1:图21设计总体图第3章软件设计方案3.1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12盏灯、4个时间显示器、其中的12盏灯，红、黄、绿各4盏，对应4个路口，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几个，将12个灯均分为4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，

9、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。这样，如图3.1交通灯系统的前面板就做好了。图3.1前面板设计图3.2 时间设定本系统以秒计时，简单的采用延时控件来实现，延时以毫秒为单位，创建常量设定为1000，则延时为1s，时间设定如图3.2：图3.2时间设置图3.3时间信号的分段将时间分成如主程序的4段，第一段为红灯时间，第二段为黄灯时间，第三段为绿灯时间，第四段为黄灯时间。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。它的图标和作用如图3.3所示。如果输出信号在范围之内，“？”接口将产生一个信号，此信号恰可以输入到条件结

10、构作为分支选择器信号。图3.3 控件说明 3.4各组时间信号的动作 条件结构是LabVIEW最基本的结构之一，条件结构类似于文本编程语言中的switch语句或者ifthenelse语句。条件结构可以从【结构】子选板中创建，在条件结构中，选择端口相当于switch语句中的“表达式”，框图表示符相当于“表达式n”。编程时，将外部控制条件连接至选择端口上，程序运行时选择端口会判断送来的控制条件，引导选择结构执行相应框架中的内容。在本程序中的控制条件为从判定范围并强制转换“？”端口输出地判断值。 第一阶段：显示为上红，下红，左绿，右绿。黄灯熄。通过T/F来设定灯的灭亮，如图3.4： 图3.4第一阶段设

11、置图 第二阶段：显示为上红，下红，左黄，右黄。绿灯熄。通过T/F来设定灯的灭亮，如图3.5：图3.5第二阶段设置图 第三阶段：显示为上绿，下绿，左红，右红。黄灯熄。通过T/F来设定灯的灭亮，如图3.6：图3.6第三阶段设置图 第四阶段：显示为上黄，下黄，左红，右红。绿灯熄。通过T/F来设定灯的灭亮，如图3.7：图3.7第四阶段设置图 3.5倒计时设计倒计时设计采用顺序结构实现，利用三个灯时间的的局部变量进行顺序倒计时，采用for循环进行每个部分倒计时的实现，如图3.8：图3.8倒计时设置第4章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

12、中将会讲到。假定设置时间绿灯10s，黄灯5s计时，红灯时间为15s。显示为下图4.1,4.2，4.3,4.4所示。 图4.1左右通行显示 图4.2上下通行显示 图4.3左右黄灯显示 图4.4上下黄灯显示 第5章 心得总结 经过这2周的努力，课程设计整体的内容制作已经结束了。我从中学习到很多很多以前没有学到的知识，从开始的知其一二到最后的自己制作并完成设计，我非常感谢我的指导老师余晓霏老师的指导。 虽然上课的时候讲过很多关于LabVIEW的应用，但课后也从没真正地应用过这个软件，对它一点都不熟悉，拿到的时候都不知道怎么做。但通过电脑对LabVIEW进行了几天的摸索学习，我终于把课程设计做好了，并

13、发现其实LabVIEW很简单，很实用。通过这次课程设计我基本学会了虚拟仪器设计的步聚和基本方法，提高了动手能力，增强了理论联系实际的能力，分组工作的方式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。 在这个课程设计中，我真正的感受到了虚拟仪器的优越性，“软件即仪器”，仅仅在Labview上写入一些图形程序，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，可能由于本人能力并不是很强，对LabVIEW的认识并不是十分深入，所以有些功能可能并不是很完善。而

14、且在设计过程之中走了不少弯路，期间我学习到了很多很多，人的思维不能局限，要多想、多考虑这样才能将自己的认识有所提高。 总体来说这次课程设计真的收获颇多，不仅复习了课本知识，最重要的是锻炼了自己的动手能力，将理论与实际很好的结合起来，而且第一次感觉到靠自己做出了自己专业的东西，很有成就感。 我要感谢余老师在课程设计中对我给予的悉心指导和严格要求，再次衷心表示谢意。12参考文献1张健，韩薪莘.LABVIEW图形化编程与实例应用.北京：中国铁道出版社 2戴鹏飞.测试工程与LABVEIW应用.北京：电子工业出版社 3路林吉.虚拟仪器的应用.电子技术 4 侯国屏.LabVIEW7.1编程与虚拟仪器设计.清华大学出版社5杨乐平,李海涛,宵相生,等.LABVIEW 程序设计与应用.北京:电子工业出版社 附 录程序图 电气信息学院课程设计评分表项 目评 价优良中及格差设计方案合理性与创造性（1