基于LabVIEW交通燈設計

1、-. z虛擬儀器課程設計基于LabVIEW的交通燈設計專業(yè)：*：一、課題研究背景和意義近年來，在快速城市化進程和經濟開展的影響下，機動車輛已成為普遍的代步工具，交通負荷越來越重，交通問題成為困擾許多大城市開展的通病，已成為日趨嚴峻的國際性問題。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交通順暢。此次課設的題目的是設計交通信號燈。在設計的過程中了解了交通燈的顯示規(guī)則，增強了加強交通平安的意識，其次運用已學知識設計信號燈便于更好的掌握labview軟件的使用，培養(yǎng)綜合應用所學知識來指導實踐的能力。二、程序設計思路通過采用

2、基于虛擬儀器的交通燈系統(tǒng)設計，自動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)的轉變，指揮著行人和車輛的平安運行，實現(xiàn)十字路口的自動指揮和改善交通管理。綠燈亮時，允許車輛和行人通行。紅燈亮時，制止車輛和行人通行，為交通平安提供保障。同時會有時間的顯示。程序采用條件構造，做五個分支，分別對應五種運行模式：正常運行：在正常運行模式中，再用時鐘信號做選擇條件做四個分支，實現(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：東西方向亮紅燈制止通行，南北方向亮綠燈允許通行。南北禁行：東西方向亮綠燈允許

3、通行，南北方向亮紅燈制止通行。兩向禁行：東西南北方向全亮紅燈制止通行。檢修：把信號燈全部熄滅。在各運行模式中，每個條件構造里的程序根本一樣：用需要點亮的燈與布爾真常量連接，不需要點亮的與布爾假常量連接，而兩方向燈的時間顯示器則用一定的值減去輸入的時間量，以實現(xiàn)倒計時的功能。2.1前面板的設計本設計中前面板需要用20盞燈、4個時間顯示器、1個菜單下拉列表、1個停頓按鍵即可。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，將它放在前面板適宜的位置，單擊鼠標右鍵，更改指示燈的屬性，改變指示燈的大小和顏色，做出一個適宜的指示燈。道理指示燈三個分為一組，每組都包含紅黃綠三種顏

4、色的燈，再用框將每組燈框起來，做成一個交通燈。在每組交通燈適宜的位置放置一個數(shù)值顯示控件作為交通燈的計時器，同樣的方法另做人行道的8盞綠燈燈。并在前面板適宜的位置放置一個控制窗口，用于選擇交通燈的運行模式及控制其開場與停頓，然后設置窗口大小。這樣交通燈系統(tǒng)的前面板就做好了。交通燈前面板設計如下面圖1所示。圖1交通燈前面板示意圖2.2 單位時間信號的產生時鐘信號用毫秒計時器產生。毫秒計時器計時十毫秒,10毫秒記反應節(jié)點加一，要產生一個一秒為單位的時間信號,所以還得用計數(shù)值除以100，取商得到以秒為單位的時間信號。圖2單位時間信號2.3 時間信號的分段將所得的時間信號除以每個循環(huán)所用的時間70s，

5、取其余數(shù)，得到的余數(shù)*的圍為0=*70。當運行模式選擇為正常運行時，執(zhí)行條件構造里為序號0的程序。當0=*30時，條件成立，執(zhí)行程序框圖中第一個條件構造里面的程序，東西通行。當30=*35時，條件成立，執(zhí)行框圖中第二個條件構造里的程序，東西亮黃燈。當35=*65時，條件成立執(zhí)行框圖中第三個條件構造里的程序，南北通行。當65=*70時，條件滿足，執(zhí)行框圖中第四個條件構造里的程序，南北亮黃燈。時間分段的程序框圖如下列圖所示。圖3 條件為真的各時間分段程序這里用到了判定圍并強制轉換控件，應用這個控件可以判定輸入的數(shù)是否在上限和下限之間。它的圖標和作用如下列圖4所示。如果輸出信號在圍之，？接口會有一個

6、信號，該信號恰可以輸入到條件構造中作為該分支選擇器信號。圖4規(guī)定*圍并強制轉換控件2.4 程序中所用的構造2.4.1 循環(huán)構造LabVIEW中的循環(huán)構造主要通過while和for循環(huán)實現(xiàn)。這兩種循環(huán)構造、語句、功能根本一樣，但使用上會有些不同。for循環(huán)須先進展循環(huán)次數(shù)確實定，循環(huán)一定次數(shù)后自動不進展循環(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。本次課程設計中不能預先確定循環(huán)的次數(shù)，所以就用到了while循環(huán)。while循環(huán)是LabVIEW最根本的構造之一，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【構造】子選板中創(chuàng)立，whil

7、e循環(huán)包括兩個端口：1、條件端口2、重復端口，如下列圖5所示。本次課程設計中用停頓按鈕連接條件端口，當按下按鈕時循環(huán)停頓。重復端口i 為當前循環(huán)的次數(shù)重復端口圖5 whlie循環(huán)構造條件端口條件端口輸入的是布爾變量，它用于判斷循環(huán)在什么條件下停頓執(zhí)行。當每次循環(huán)完畢時，便會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時停頓】或【真(T)時繼續(xù)】，可以切換其使用狀態(tài)。2.4.2 條件構造條件構造也是LabVIEW最根本的構造之一，類似于基于文本編程語言的switch語句或者ifthenelse語句。條件構造可以從【構造】子選板中創(chuàng)立，條件構造包含選擇端口和選擇標簽控制端口

8、，如下列圖6所示。圖6 條件構造在條件構造中，選擇端口相當于switch語句中的表達式，框圖表示符相當于表達式n。編程過程中，將外部控制條件連接到選擇端口上，程序運行的時候其端口會判斷送來的控制條件，指引選擇構造去執(zhí)行相應框架里的容。在本程序中的控制條件為運行模式序號及從規(guī)定圍并強制轉換的圍？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*一位置。如果其數(shù)據(jù)為布爾型，則這個構造包含真和假兩個分支，這是該軟件所默認的選擇框架類型。假設為其它類型則可以隨意使用分支的個數(shù)。要注意的是，在使用條件構造的時候，控制條件的數(shù)據(jù)類型要和選擇標簽中的

9、類型一樣，如果不一致的話，LabVIEW顯示出現(xiàn)錯誤，與此同時選擇器中的字體的顏色也會變?yōu)榧t色。本次課程設計中，當各組條件為真時，將執(zhí)行其框圖的程序。每個條件構造里的程序根本一樣。用需要點亮的燈與布爾真常量連接，不需要點亮的與布爾假常量連接，而兩方向燈的時間顯示器則用一定的值減去輸入的時間量，以實現(xiàn)倒計時的功能，各構造里的程序略有不同。-. z三、各種運行模式的程序正常運行模式的程序程序用時鐘信號做選擇條件做四個分支，從左到右依次執(zhí)行四個條件構造，實現(xiàn)交通信號的循環(huán)變換，正常運行模式的程序如下：各段時間信號程序：第一階段：余數(shù)在0 30s之間，條件構造1條件滿足，十字路口南北紅燈和東西綠燈點亮

10、，人行道南北方方綠燈亮。東西燈時間顯示為離綠燈熄滅的時間從30s到1s，北燈時間顯示為離紅燈熄滅的時間從35s到6s。程序框圖如下圖第二階段：余數(shù)在30 35間，條件構造2件滿足，十字路口南北紅燈和東西黃燈點亮，人行道南北方綠燈亮。東燈時間顯示為離黃燈熄滅的時間從5s到1s，北燈時間繼續(xù)顯示為離紅燈熄滅的時間從5s到1s。程序框圖如右所示第三階段：余數(shù)在3565s時，條件構造4 的條件滿足，十字路口南北綠燈和東西紅燈點亮，人行道東西方綠燈亮。東西燈時間顯示為離紅燈熄滅的時間從35s到6s，南北燈時間顯示為離綠燈熄滅的時間從30s到1s。程序框圖如右所示第四階段：余數(shù)在65 70s之間，條件構造4條件滿足，十字路口南北黃燈和東西紅燈點亮，人行道東西方綠燈亮。東燈時間顯示為離紅燈熄滅的時間從5s到1s，北燈時間顯示為離黃燈熄滅的時間從5s到1s。程序框圖如右所示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，而兩方向燈的時間顯示器則輸入零值。東西禁行模式的程序：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，而兩方向燈的時間顯示器則輸入零值南北禁行模式的程序：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，人行道東西南北方向綠燈與布爾真