基于LabVIEW交通燈設(shè)計(jì)

1、虛擬儀器課程設(shè)計(jì)基于LabVIEW的交通燈設(shè)計(jì)專業(yè):姓名:學(xué)號:、課題研究背景和意義近年來，在快速城市化進(jìn)程和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響下，機(jī)動(dòng)車輛已成為普遍的代步工具，交通負(fù)荷越來越重，交通問題成為困擾許多大城市發(fā)展的通病，已成為 日趨嚴(yán)峻的國際性問題。其中，十字路口則是造成交通堵塞的主要”瓶頸”。交通信號燈成為了維護(hù)交通秩序的必備工具。交通信號燈的使用有效減小了交通擁堵 維護(hù)交通順暢。此次課設(shè)的題目的是設(shè)計(jì)交通信號燈。 在設(shè)計(jì)的過程中了解了交通燈的顯示 規(guī)則，增強(qiáng)了加強(qiáng)交通安全的意識，其次運(yùn)用已學(xué)知識設(shè)計(jì)信號燈便于更好的掌 握labview軟件的使用，培養(yǎng)綜合應(yīng)用所學(xué)知識來指導(dǎo)實(shí)踐的能力。二、程序設(shè)計(jì)

2、思路通過采用基于虛擬儀器的交通燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)，自動(dòng)控制十字路口四組紅、黃、 綠交通燈和四組人行道暗、綠狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，指揮著行人和車輛的安全運(yùn)行，實(shí)現(xiàn) 十字路口的自動(dòng)指揮和改善交通管理。綠燈亮?xí)r，允許車輛和行人通行。紅燈亮 時(shí)，禁止車輛和行人通行，為交通安全提供保障。同時(shí)會(huì)有時(shí)間的顯示。程序采用條件結(jié)構(gòu)，做五個(gè)分支，分別對應(yīng)五種運(yùn)行模式：正常運(yùn)行：在正常運(yùn)行模式中，再用時(shí)鐘信號做選擇條件做四個(gè)分支，實(shí)現(xiàn) 交通信號的循環(huán)變換，控制邏輯順序如下：（1 ）南北紅和東西綠（30秒）；（2） 南北紅和東西黃（05秒）；（3） 南北綠和東西紅（30秒）；（4） 南北綠和東西黃（05秒）；東西禁行：東西方向亮紅燈禁

3、止通行，南北方向亮綠燈允許通行。 南北禁行：東西方向亮綠燈允許通行，南北方向亮紅燈禁止通行。兩向禁行：東西南北方向全亮紅燈禁止通行。檢修：把信號燈全部熄滅。在各運(yùn)行模式中，每個(gè)條件結(jié)構(gòu)里的程序基本相同：用需要點(diǎn)亮的燈與布爾 真常量連接，不需要點(diǎn)亮的與布爾假常量連接，而兩方向燈的時(shí)間顯示器則用一 定的值減去輸入的時(shí)間量，以實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)的功能。2.1前面板的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中前面板需要用20盞燈、4個(gè)時(shí)間顯示器、1個(gè)菜單下拉列表、1個(gè)停止按鍵即可。其中十字路口的12盞燈，紅、黃、各4盞，綠燈12盞，在控件 選板中選擇指示燈，將它放在前面板合適的位置，單擊鼠標(biāo)右鍵，更改指示燈的 屬性，改變指示燈的大小和顏色

4、，做出一個(gè)合適的指示燈。道理指示燈三個(gè)分為 一組，每組都包含紅黃綠三種顏色的燈，再用框?qū)⒚拷M燈框起來，做成一個(gè)交通 燈。在每組交通燈合適的位置放置一個(gè)數(shù)值顯示控件作為交通燈的計(jì)時(shí)器，同樣 的方法另做人行道的8盞綠燈燈。并在前面板合適的位置放置一個(gè)控制窗口，用 于選擇交通燈的運(yùn)行模式及控制其開始與停止，然后設(shè)置窗口大小。這樣交通燈 系統(tǒng)的前面板就做好了。交通燈前面板設(shè)計(jì)如下面圖1所示。丈件舊爲(wèi)輯口查看(V)項(xiàng)目(P)謹(jǐn)杵【0】工具 WW話訓(xùn)H)Imjiiiiiiiiiiimu 111運(yùn)廳模式irr圖1交通燈前面板示意圖2.2單位時(shí)間信號的產(chǎn)生時(shí)鐘信號用毫秒計(jì)時(shí)器產(chǎn)生。毫秒計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)十毫秒,10毫

5、秒記反饋節(jié)點(diǎn)加，要產(chǎn)生一個(gè)一秒為單位的時(shí)間信號，所以還得用計(jì)數(shù)值除以100,取商得到以秒為單位的時(shí)間信號id-圖2單位時(shí)間信號2.3時(shí)間信號的分段將所得的時(shí)間信號除以每個(gè)循環(huán)所用的時(shí)間70s，取其余數(shù)，得到的余數(shù) x的范圍為0<=x<70b當(dāng)運(yùn)行模式選擇為正常運(yùn)行時(shí)，執(zhí)行條件結(jié)構(gòu)里為序號0的程序。當(dāng)0v=x<30時(shí)，條件成立，執(zhí)行程序框圖中第一個(gè)條件結(jié)構(gòu)里面的程序，東 西通行。當(dāng)30<=x<35時(shí)，條件成立，執(zhí)行框圖中第二個(gè)條件結(jié)構(gòu)里的程序，東西 亮黃燈。當(dāng)35<=x<65時(shí)，條件成立執(zhí)行框圖中第三個(gè)條件結(jié)構(gòu)里的程序，南北通 行。當(dāng)65<=x&l

6、t;70時(shí)，條件滿足，執(zhí)行框圖中第四個(gè)條件結(jié)構(gòu)里的程序，南北亮黃 燈。時(shí)間分段的程序框圖如下圖所示。圖3條件為真的各時(shí)間分段程序這里用到了判定范圍并強(qiáng)制轉(zhuǎn)換控件，應(yīng)用這個(gè)控件可以判定輸入的數(shù)是否 在上限和下限之間。它的圖標(biāo)和作用如下圖4所示。如果輸出信號在范圍之內(nèi),“？”接口會(huì)有一個(gè)信號，該信號恰可以輸入到條件結(jié)構(gòu)中作為該分支選擇器信 號。規(guī)定趣開強(qiáng)制轉(zhuǎn)換上陽說聊；該函數(shù)只在比較死素模式卞進(jìn)行匪制轉(zhuǎn)換口廠已強(qiáng)制轉(zhuǎn)棧Z如所有輸入都是時(shí)間惦識值巔函數(shù)接賢時(shí)間辭 K 卡匚二范圍內(nèi)？遡函數(shù)可改妾比較模式下限一圖4規(guī)定范圍并強(qiáng)制轉(zhuǎn)換控件2.4程序中所用的結(jié)構(gòu)2.4.1循環(huán)結(jié)構(gòu)LabVIEW中的循環(huán)結(jié)構(gòu)主

7、要通過 while和for循環(huán)實(shí)現(xiàn)。這兩種循環(huán)結(jié)構(gòu)、 語句、功能基本相同，但使用上會(huì)有些不同。for循環(huán)須先進(jìn)行循環(huán)次數(shù)的確定， 循環(huán)一定次數(shù)后自動(dòng)不進(jìn)行循環(huán)；而 while循環(huán)則不用確定循環(huán)次數(shù)，只需要確 定退出循環(huán)的條件。本次課程設(shè)計(jì)中不能預(yù)先確定循環(huán)的次數(shù)， 所以就用到了 while循環(huán)。while 循環(huán)是LabVIEW最基本的結(jié)構(gòu)之一，和 C語言中的while循環(huán)和dowhile循環(huán) 相類似。While循環(huán)可以從程序框圖中的【結(jié)構(gòu)】子選板中創(chuàng)建，while循環(huán)包括兩個(gè)端口： 1、條件端口 2、重復(fù)端口，如下圖5所示。本次課程設(shè)計(jì)中用停止按鈕連接條件端口，當(dāng)按下按鈕時(shí)循環(huán)停止。重復(fù)端口匾

8、條件端口重復(fù)端口 i為 當(dāng)前循環(huán)的次 數(shù)圖5 whlie循環(huán)結(jié)構(gòu)條件端口輸入的是布爾變量，它用于判斷循環(huán)在什么條件下停止執(zhí)行。i 每次循環(huán)結(jié)束時(shí)，便會(huì)檢測輸入端接 收到的布爾值并判斷是否繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)。右擊端口，選擇【真（ T ）時(shí) 停止】或【真（T）時(shí)繼續(xù)】，可以切換 其使用狀態(tài)。242條件結(jié)構(gòu)條件結(jié)構(gòu)也是 LabVIEW最基本的結(jié)構(gòu)之一，類似于基于文本編程語言的 switch語句或者ifthenelse語句。條件結(jié)構(gòu)可以從【結(jié)構(gòu)】子選板中創(chuàng)建, 條件結(jié)構(gòu)包含選擇端口和選擇標(biāo)簽控制端口，如下圖6所示。I一選援器標(biāo)簽權(quán)圖6條件結(jié)構(gòu)在條件結(jié)構(gòu)中，選擇端口相當(dāng)于 switch語句中的“表達(dá)式”，框圖

9、表示符相 當(dāng)于“表達(dá)式n”編程過程中，將外部控制條件連接到選擇端口上，程序運(yùn)行的 時(shí)候其端口會(huì)判斷送來的控制條件，指引選擇結(jié)構(gòu)去執(zhí)行相應(yīng)框架里的內(nèi)容。在 本程序中的控制條件為運(yùn)行模式序號及從規(guī)定范圍并強(qiáng)制轉(zhuǎn)換的“范圍內(nèi)？ ”端 口輸出的判斷值。選擇端口的外部控制條件的數(shù)據(jù)有整型、字符串型、布爾型和枚舉型。其接 線可任意放在框圖左邊的某一位置。如果其數(shù)據(jù)為布爾型，那么這個(gè)結(jié)構(gòu)包含真 和假兩個(gè)分支，這是該軟件所默認(rèn)的選擇框架類型。若為其它類型則可以隨意使 用分支的個(gè)數(shù)。要注意的是，在使用條件結(jié)構(gòu)的時(shí)候，控制條件的數(shù)據(jù)類型要和選擇標(biāo)簽中 的類型一樣，如果不一致的話，LabVIEW顯示出現(xiàn)錯(cuò)誤，與此同

10、時(shí)選擇器中的字 體的顏色也會(huì)變?yōu)榧t色。本次課程設(shè)計(jì)中，當(dāng)各組條件為真時(shí)，將執(zhí)行其框圖的程序。每個(gè)條件結(jié)構(gòu) 里的程序基本相同。用需要點(diǎn)亮的燈與布爾真常量連接，不需要點(diǎn)亮的與布爾假 常量連接，而兩方向燈的時(shí)間顯示器則用一定的值減去輸入的時(shí)間量，以實(shí)現(xiàn)倒 計(jì)時(shí)的功能，各結(jié)構(gòu)里的程序略有不同。三、各種運(yùn)行模式的程序正常運(yùn)行模式的程序程序用時(shí)鐘信號做選擇條件做四個(gè)分支，從左到右依次執(zhí)行四個(gè)條件結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)交通信號的循環(huán)變換，正常運(yùn)行模式的程序如下：福真各段時(shí)間信號程序：第一階段：余數(shù)在0 30s之間，條 件結(jié)構(gòu)1條件滿足，十字路口南北紅燈 和東西綠燈點(diǎn)亮，人行道南北方方綠燈 亮。東西燈時(shí)間顯示為離綠燈熄滅

11、的時(shí) 間（從30s到1s），北燈時(shí)間顯示為離 紅燈熄滅的時(shí)間（從35s到6s）。程序 框圖如圖所示0羽小北紅 ftEl"西紅南A北真畫f北f北*二卜心|上東紅IA-f刊二畫f西二70A ft北卜書窗紅"北紅卜 Jr fH'Zr L. % 心冷黃 ZWt - |第二階段：余數(shù)在30 35間，條件 結(jié)構(gòu)2件滿足，十字路口南北紅燈和東 西黃燈點(diǎn)亮，人行道南北方綠燈亮。東 燈時(shí)間顯示為離黃燈熄滅的時(shí)間（從5s 到1s），北燈時(shí)間繼續(xù)顯示為離紅燈熄 滅的時(shí)間（從5s到1s）。程序框圖如右 所示第三階段：余數(shù)在3565s時(shí)，條件 結(jié)構(gòu)4的條件滿足，十字路口南北綠燈 和東西紅燈點(diǎn)

12、亮，人行道東西方綠燈亮。 東西燈時(shí)間顯示為離紅燈熄滅的時(shí)間（從35s到6s），南北燈時(shí)間顯示為離 綠燈熄滅的時(shí)間（從30s到1s）。程序 框圖如右所示第四階段：余數(shù)在65 70s之間，條 件結(jié)構(gòu)4條件滿足，十字路口南北黃燈和 東西紅燈點(diǎn)亮，人行道東西方綠燈亮。東燈時(shí)間顯示為離紅燈熄滅的時(shí)間（從 5s 到1s）,北燈時(shí)間顯示為離黃燈熄滅的時(shí) 間（從5s到1s）。程序框圖如右所示1卜倩西C |*卜令東更rn盍A補(bǔ)If北m南二J"北 a; i卜隔二比七遼西羞s-'.r'J-"'Jr'J-yy訃？'.r'Jr17訃YysssKcwys

13、-訃Fj'.r步訃w.r'JSBSJW'/訃訃r'J.P'J-.Fisss' .r東西禁行模式的程序用東西紅燈及南北綠燈與布爾真常量連接， 人行道南北方向綠燈與布爾真常量連接，其余燈的與布爾假常量連接，而兩方向燈的時(shí)間顯示器則輸入零值 東西禁行模式的程序：，| 寸 tHT 諭壯南北禁行模式的程序用東西綠燈及南北紅燈與布爾真常量連接， 人行道東西方向綠燈與布爾真常 量連接，其余燈的與布爾假常量連接，而兩方向燈的時(shí)間顯示器則輸入零值南北禁行模式的程序：f 三f灑主I件遲心J± r兩向禁行模式的程序用東西南北的紅燈與布爾真常量連接，人行道東西

14、南北方向綠燈與布爾真常 量連接，其余燈的與布爾假常量連接，而兩方向燈的時(shí)間顯示器則輸入零值。兩向禁行模式的程序：sfr- "q * m d * da JI! 1 -V Bl HUJa 9-IJa JB-EZl'V”|Th 47-.:T*E* 片 l檢修模式的程序全部的燈與布爾假常量連接，而兩方向燈的時(shí)間顯示器則輸入零值 檢修模式的程序：8i |SH »*dta 幺，“ Uy #“4 代比譽(yù)| 4 "*4jb |K:彳聆匹& |*I f pje| ft h1-二羽羽亙固國固國因 * >>>> ;> Bi'j j !pj "一-一 一 一-K-ek-Bra-KfcB BwrrrB B-hrBk LWB FBr