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1、齐鲁工业大学虚拟仪器课程设计报告（2013/2014学年第2学期）题 目:基于labview的十字路口交通灯设计 院 系：电气工程与自动化学院班级：XXXX学号：XXXX学生姓名:XXX指导教师：XXXXXX设计周数：一周成 绩:日期：2014年3月9日目录摘要11绪论21.1背景和发展现状21.2设计的目的和意义41.3主要内容42交通灯仿真系统总体方案设计与论证4211总体设计思路分析42.1.2关于时间的设计52.1.3关于灯亮灭的控制设计82.1.4循环运行的设计82.1.5前面板的设计93设计结果103.1第一次设计结果103.2美化调整104调试124.1调试过程中的前面板 124
2、.2调试过程中的程序框图 125设计总结136致谢14参考文献15附录15课程名称Labview课程设计扌旨导教师XXX院 （系）电气工程与自动化 专业班级XXX学生姓名 XXX 学号XXXXXX 设计日期2014/3/3至2014/3/7课程设计题目基于Labview的十字路口交通灯设计摘要本次课程设计利用LABVIEW8.5软件为基础，通过设计、调试来模拟实 现十字路口交通灯控制的功能。本次课程综合设计实现的功能是实现了一个十 字路口的交通灯设计，这个交通信号灯系统能为向前和向右两个方向行驶的车 辆指示能否通行。这个交通路口每一个方向上的红绿黄灯按绿一黄一红的顺序 循环，每个循环的时间为7
3、0S，其中通行（绿灯）的时间为30S，等待通行（黄 灯）的时间为5S,禁止通行（红灯）的时间为35S。在运行程序前可以预先设 置好交通灯自行运转次数，运行后，已运转次数和已设置运行次数会在前面板 上显示。当已运转次数达到设置的次数事，程序终止。若想提前结束本次循 环，可以点击重新运转按钮。LED交通灯仿真系统，以生活中最常见的交通灯为模型，基于LabVIEW编 程，在ELVISII平台上实现交通灯的控制。构建的软件平台。软件界面上实时 显示交通灯状态，便于实时监控。我们设计了基于LabVIEW的智能交通灯控制 系统，该系统可实现3种颜色灯的交替点亮，通过信息提示指挥车辆和行人安 全通行，并能实
4、时监测交通灯工作状态。该系统不仅编程简单、灵活、具有较 高的可靠性，而且成本低、具有良好的经济效益。关键词：虚拟仪器，LabView，交通灯1绪论11背景和发展现状交通信号灯是交通信号中的重要组成部分，是道路交通的基本语言。交通 信号灯由红灯（表示禁止通行）、绿灯（表示允许通行）、黄灯（表示警示）组 成。道路交通信号灯是交通安全产品中的一个类别,是为了加强道路交通管理, 减少交通事故的发生，提高道路使用效率，改善交通状况的一种重要工具。适 用于十字、丁字等交叉路口，由道路交通信号控制机控制，指导车辆和行人安 全有序地通行。LabVIEW是一种以图形化编程语言为基础设计虚拟仪器的软件开发环 境，
5、是用于数据采集、仪器控制、数据分析和表达的软件系统。本书系统 地介绍了图形化编程语言的基本原理和虚拟仪器编程技术。全书共分10章，由浅入深地介绍了 LabVIEW的基础知识，讲述了虚拟仪器程序的建立、 结构、数组以及簇、图表、图形、字符串和文件 I/O的操作、仪器控制、 分析软件等，第10章对LabVIEW 8.5版本的特色及应用进行了简介。本 书运用大量实例阐述了 LabVIEW与虚拟仪器的基本概念、基本结构和编程 要点，突出实用性。为了帮助读者理解和快速掌握图形化编程技术，本书 力求叙述详尽、图文并茂，并在各章节穿插了大量的应用实例及练习。虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵
6、活的软件来完成 各种测试、测量和自动化的应用。自1986年问世以来，世界各国的工程师和科 学家们都已将NI LabVIEW图形化开发工具用于产品设计周期的各个环节，从而 改善了产品质量、缩短了产品投放市场的时间，并提高了产品开发和生产效率。 使用集成化的虚拟仪器环境与现实世界的信号相连,分析数据以获取实用信息, 共享信息成果，有助于在较大范围内提高生产效率。虚拟仪器提供的各种工具 能满足我们任何项目需要。LED交通灯仿真系统，以生活中最常见的交通灯为模型，基于LabVIEW编 程，在ELVISII平台上实现交通灯的控制。构建的软件平台。软件界面上实时 显示交通灯状态，便于实时监控。我们设计了基
7、于LabVIEW的智能交通灯控制 系统，该系统可实现3种颜色灯的交替点亮，通过信息提示指挥车辆和行人安 全通行，并能实时监测交通灯工作状态。该系统不仅编程简单、灵活、具有较 高的可靠性，而且成本低、具有良好的经济效益。虚拟仪器（Virtual InstRUMention）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
8、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：1、尽可能采用了通用的硬件，各种仪器的差异主要是软件。2、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。3、用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。LabVIEW是一种程序开发环境，由NI公司研制开发的，类似于C和BASIC 开发环境，但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语言都 是采用基于文本的语言产生代码，而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写 程序，产生的程序是框图的形式。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
9、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。为了便于使用，LabVIEW还集成了大量的函数库以及子程序来帮助完成绝大 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。除此之外，LabVIEW还包含了针对 应用的数据采集（DAQ）、GPIB、串口、数据分析、数据显示、数据存储以及 Internet网络通信的函数库。本次课程设计在掌握了 LabVIEW基本构建知识及
10、相关控件知识运用的基础 上，完成对向前向右交通信号灯的设计。1.2设计的目的和意义交通信号灯是交通信号中的重要组成部分，是道路交通的基本语言。交通 信号灯由红灯（表示禁止通行）、绿灯（表示允许通行）、黄灯（表示警示）组 成。道路交通信号灯是交通安全产品中的一个类别,是为了加强道路交通管理, 减少交通事故的发生，提高道路使用效率，改善交通状况的一种重要工具。适 用于十字、丁字等交叉路口，由道路交通信号控制机控制，指导车辆和行人安 全有序地通行。13主要内容本次课程综合设计实现的功能是实现了一个十字路口的交通灯设计，这个 交通信号灯系统能为向前和向右两个方向行驶的车辆指示能否通行。这个交通 路口每
11、一个方向上的红绿黄灯按绿一黄一红的顺序循环，每个循环的时间为 70s,其中通行（绿灯）的时间为30s，等待通行（黄灯）的时间为5s,禁止通 行（红灯）的时间为35s。在运行程序前可以预先设置好交通灯自行运转次数, 运行后，已运转次数和已设置运行次数会在前面板上显示。当已运转次数达到 设置的次数事，程序终止。若想提前结束本次循环，可以点击重新运转按钮。2交通灯仿真系统总体方案设计与论证2.1设计步骤2.1.1总体设计思路分析交通灯系统向前、向右各三盏红、黄、绿灯，交通灯的亮灭规律为：初始态：全灭，运行后；次态1:前方黄灯亮，右方红灯亮，交通灯投入运行，前方与右方均开始 倒计时，时间为5秒；次态2
12、：前方红灯亮，前倒计时开始35秒，右方绿灯亮， 右倒计时开始30秒；次态3：前方红灯亮，右方黄灯亮，倒计时均为5秒；次态4：前方绿灯亮，前方倒计时30秒，右方红灯亮，右方倒计时35秒如此一个周期设计分析完成。设计流程图：图2-1设计流程图2.1.2关于时间的设计1. 计时的实现 L- .L图2-2计时模块首先，由上面分析可知，交通灯毎工作一个周期的时间为70秒。在这个设 计中计时是用一个“编程-定时”中的“获取时间/日期”的控件及“等待时间” 控件来实现的。控件图标如图：计时以秒为单位，每完成一个循环后又从零开始计时。2. 各个状态时间段的划定这里t的区间判定用大于等于控件及小于控件再加上逻辑
13、控件与的组合来 完成:然后将结果送入“条件结构”中执行相关程序的内容。3. 各种时间段或者说各种状态下倒计时的实现由分析可知计时从0-70,为了叙述方便，下面用t表示已计时的时间tl表示 前方时间显示的数值、t2表示右方时间显示的数值，即满足条件t 70，以此条 件与停止按钮的或来判断是否需要结束While循环。下面对各个时间段状态的倒计时设计进行分析：（这里初始态即灯全灭的分 析略。）次态1： 0t 5因开始红黄灯倒计时均为5秒，故11=5-1, t2=5-t后面板 编程实现如下图：图2-3次态1条件结构框图次态2： 5 - t 35此时前方红灯亮，倒计时从35秒开始；右方绿灯亮,倒计时从30秒开始。故tl=40-1 12=35-t程序框图与次态1类似。图2-4次态2条件结构框图次态3： 35 t 40此时前方红灯亮，倒计时从5秒开始；右方黄灯亮，倒 计时从5秒开始。有tl=40-1 12=40-t程序框图与次态1类似。图2-5次态3条件结构框图次态4： 40 t -前红右黄前绿右红前绿“TEm|右红务列列表框3右黄iTOl前灯时间二-务列列表框4务列列表框5ffl务列列表框6已运转皿务列列表框7:；.
