《虛擬儀器技術(shù)》結(jié)課論文

精品文檔虛擬儀器技術(shù)結(jié)課論文題 目 交通燈系統(tǒng)設(shè)計(jì) 姓 名 劉鑫青 專業(yè)班級 電信工程14-2 學(xué) 號 541401030229 院 （系） 電子信息工程學(xué)院 完成時(shí)間 2017年 5月24 日 基于LabVIEW的交通燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：本課題是根據(jù)虛擬儀器相關(guān)技術(shù)對簡單交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本文首先介紹了LabVIEW的開發(fā)環(huán)境，并在交通管理系統(tǒng)知識的基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和實(shí)際應(yīng)用情況，以及交通燈所要完成的功能確定了控制系統(tǒng)中需要設(shè)計(jì)的模塊，然后對每個(gè)模塊進(jìn)行編程與設(shè)計(jì)。通過調(diào)試，使其系統(tǒng)功能達(dá)到任務(wù)要求。關(guān)鍵詞：交通燈，LabVIEW，虛擬儀器，VI1 程序的設(shè)計(jì)1.1 前面板的設(shè)計(jì)前面板是VI的用戶界面。創(chuàng)建VI時(shí)，通常應(yīng)先設(shè)計(jì)前面板，然后在前面板上創(chuàng)建輸入/輸出任務(wù)。前面板比較簡單，只需要用六盞燈、兩個(gè)時(shí)間顯示器、一個(gè)停止按鍵即可。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，做出一個(gè)合適的指示燈，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。在前面板合適的位置放置一個(gè)開關(guān)按鈕，控制循環(huán)的停止。如圖1所示圖1 交通燈前面板示意圖1.3 定時(shí)信號的產(chǎn)生毫秒計(jì)時(shí)器在LabVIEW中的一個(gè)計(jì)時(shí)單元，它的圖標(biāo)與用途如圖3-2所示。在函數(shù)選板的【編程】【定時(shí)】子選板中選擇時(shí)間計(jì)數(shù)器選定該單元。毫秒計(jì)數(shù)器對時(shí)間信號計(jì)數(shù),要產(chǎn)生一個(gè)一秒為單位的時(shí)間信號,所以還得用毫秒計(jì)數(shù)值除以1000，取商得到以秒為單位的時(shí)間信號。接線如圖3所示： 圖2 時(shí)間計(jì)數(shù)器 圖3 時(shí)間計(jì)數(shù)器接線圖 1.4時(shí)間信號的分段將得到的時(shí)間信號除以每個(gè)循環(huán)所用的時(shí)間70s，取余數(shù)。得到的余數(shù)x的范圍為0=x70,當(dāng)0=x5時(shí)，條件滿足，執(zhí)行第一個(gè)條件結(jié)構(gòu)里面的程序，北黃和東紅燈點(diǎn)亮。當(dāng)5=x35時(shí)，條件滿足，執(zhí)行第二個(gè)條件結(jié)構(gòu)里的程序，北紅和東綠燈點(diǎn)亮。當(dāng)35=x40時(shí)，條件滿足，東黃和北紅燈點(diǎn)亮。當(dāng)40=x70時(shí)，x40的條件不滿足，執(zhí)行條件結(jié)構(gòu)里面為假的程序，北綠和東紅燈點(diǎn)亮。程序結(jié)構(gòu)如圖4所示。 圖4 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)和作用如圖5所示。如果輸出信號在范圍之內(nèi)，“？”接口將產(chǎn)生一個(gè)信號，此信號恰可以輸入到條件結(jié)構(gòu)作為分支選擇器信號。如圖5所示圖5 判定范圍并強(qiáng)制轉(zhuǎn)換控件1.5 各組時(shí)間信號的動作第一階段：余數(shù)在0至5秒之間，此時(shí)東紅和北黃兩個(gè)燈點(diǎn)亮，向東方向的時(shí)間顯示器東燈顯示為離紅燈熄滅的時(shí)間（從6s到1s），向北方向的時(shí)間顯示器北燈顯示為離黃燈熄滅的時(shí)間（從6s到1s）。如圖6所示 圖6 條件結(jié)構(gòu)1第二階段：當(dāng)北黃燈點(diǎn)亮5秒后，即余數(shù)大于5并且小于35時(shí)，條件結(jié)構(gòu)2條件滿足,北紅和東綠兩個(gè)燈點(diǎn)亮,向東方向的時(shí)間顯示器顯示離東綠(通行)熄滅的時(shí)間（從30s到1s）,向北方向的顯示離紅燈(禁止通行)熄滅的時(shí)間（從35s到6s）。如圖7所示 圖7 條件結(jié)構(gòu)2第三階段：當(dāng)東綠燈點(diǎn)亮30秒后，即余數(shù)大于35并且小于40時(shí)，條件結(jié)構(gòu)3條件滿足,東黃燈點(diǎn)亮, 而北紅未到熄滅的時(shí)間，繼續(xù)點(diǎn)亮。向東方向的時(shí)間顯示器顯示離東黃(準(zhǔn)備轉(zhuǎn)換)熄滅的時(shí)間（從6s到1s）,向北方向的繼續(xù)顯示離紅燈(禁止通行)熄滅的時(shí)間（從6s到1s）。如圖8所示 圖8 條件結(jié)構(gòu)3第四階段：當(dāng)北黃燈點(diǎn)亮5秒后，即余數(shù)大于40并且小于70時(shí)，條件結(jié)構(gòu)4為假的條件滿足,北綠和東紅兩個(gè)燈點(diǎn)亮,向東方向的時(shí)間顯示器顯示離東紅(禁止通行)熄滅的時(shí)間（從35s到6s）,向北方向的顯示離綠燈(通行)熄滅的時(shí)間（從30s到1s）。如圖9所示 圖9 條件結(jié)構(gòu)41.6循環(huán)的設(shè)計(jì)LabVIEW中的循環(huán)結(jié)構(gòu)主要通過while和for循環(huán)實(shí)現(xiàn)。這兩種循環(huán)的功能基本相同，但使用上有一些差別。for循環(huán)必須確定循環(huán)次數(shù)，循環(huán)一定次數(shù)后自動退出循環(huán)；而while循環(huán)不用確定循環(huán)次數(shù)，只需要指定退出循環(huán)的條件。由于循環(huán)的次數(shù)不能確定，所以就用到了while循環(huán)。LabVIEW中的while循環(huán)相當(dāng)于C語言中的while循環(huán)和dowhile循環(huán)。在此課程設(shè)計(jì)中，用按鍵連接條件端口，當(dāng)按鍵按下時(shí)，循環(huán)停止。如圖10所示 圖10 while循環(huán)2軟件調(diào)試這次所設(shè)計(jì)的十字路口交通燈有四種運(yùn)行狀態(tài)：狀態(tài)1、狀態(tài)2、狀態(tài)3、狀態(tài)4。各種狀態(tài)的效果在下文中將會講到。運(yùn)行狀態(tài)1，北紅燈亮35s6s，東綠燈亮30s1s，東方向可以通行，共為30s，向北方向禁止通行，禁止時(shí)間共為35s。時(shí)間顯示器顯示的為離下一個(gè)狀態(tài)到來的時(shí)間，如圖（1）所示，東燈顯示器顯示為26，表明再過26s綠燈將轉(zhuǎn)變?yōu)辄S燈，彼時(shí)向東方向?qū)⒔雇ㄐ校槐睙麸@示器顯示為31，表明再過31s向北將允許通行。運(yùn)行狀態(tài)2，北紅燈亮6s1s，東黃燈亮6s1s，此時(shí)往東方向的車輛準(zhǔn)備禁止通行。準(zhǔn)備時(shí)間總共為5s，向北方向的車輛準(zhǔn)備通過。時(shí)間顯示器顯示的為離下一個(gè)狀態(tài)到來的時(shí)間，如圖（2）所示，兩個(gè)顯示器都顯示為5，表明再過5s向北方向?qū)⑥D(zhuǎn)變?yōu)榫G燈，向東方向轉(zhuǎn)為紅燈，彼時(shí)向東方向?qū)⒔雇ㄐ?，向北方向?qū)⒃试S通行。運(yùn)行狀態(tài)3，北綠燈亮30s1s，東紅燈亮35s6s，此時(shí)往東方向的車輛禁止通行。禁止時(shí)間總共為35s；向北方向的車輛允許通行，通行時(shí)間總共為30s。時(shí)間顯示器顯示的為離下一個(gè)狀態(tài)到來的時(shí)間，如圖（3）所示，北燈顯示器都顯示為11，表明再過11s向北方向?qū)⑥D(zhuǎn)變?yōu)辄S燈，彼時(shí)向北方向?qū)?zhǔn)備禁止通行；東燈顯示器顯示16，表明再過16s，向東方向轉(zhuǎn)為綠燈，彼時(shí)向東方向?qū)⒃试S通行。運(yùn)行狀態(tài)4，北黃燈亮6s1s，東紅燈亮6s1s，此時(shí)往東方向的車輛準(zhǔn)備通行，準(zhǔn)備時(shí)間總共為5s；向北方向的車輛準(zhǔn)備禁止通過。時(shí)間顯示器顯示的為離下一個(gè)狀態(tài)到來的時(shí)間，如圖（4）所示，兩個(gè)顯示器都顯示為3，表明再過3s向北方向?qū)⑥D(zhuǎn)變?yōu)榧t燈，向東方向轉(zhuǎn)為綠燈，彼時(shí)向東方向?qū)⒃试S通行，向北方向?qū)⒔雇ㄐ?。如圖11圖11運(yùn)行狀態(tài)圖運(yùn)行中按下停止鍵后，程序停止循環(huán)，如圖12所示： 圖12 停止運(yùn)行如需繼續(xù)運(yùn)行程序，須單擊工具欄中的運(yùn)行、【連續(xù)運(yùn)行】按鈕。 3心得體會通過這段時(shí)間的學(xué)習(xí)，我基本學(xué)會了虛擬儀器設(shè)計(jì)的步驟和基本方法，提高了動手能力，增強(qiáng)了理論聯(lián)系實(shí)際的能力，在學(xué)習(xí)的過程中遇到不懂的問題向老師、同學(xué)請教，這也給了我與同學(xué)合作的機(jī)會，提高了與人合作的意識與能力，同時(shí)也培養(yǎng)和發(fā)展了同學(xué)之間的感情，對此我感到非常欣慰?？傊谶@次課程設(shè)計(jì)中我受益匪淺。在這次學(xué)習(xí)中，我真正的感受到了虛擬儀器的優(yōu)越性，“軟件即儀器”，通過一些圖形程序，就可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的儀器的功能，只需要借助一臺計(jì)算機(jī)，一個(gè)LabVIEW軟件，就可以實(shí)現(xiàn)很多儀器的功能。也讓我明白了在學(xué)習(xí)LabVIEW中，首先要熟悉每個(gè)控件的用途、使用方法和在軟件中的位置。熟悉了這些，在做設(shè)計(jì)的時(shí)候才會得心應(yīng)手；其次，對于虛擬儀器設(shè)計(jì)來說，因果朔源的設(shè)計(jì)方法是一種比較好的設(shè)計(jì)方法，知道要做什么，知道需要哪些單元，我們就添加那些單元，按需求增添元件。感謝學(xué)校給予我們此次機(jī)會。這對提高我們的能力有很大的幫助。將理論應(yīng)用于實(shí)踐，將空想變成現(xiàn)實(shí)，使得我們在應(yīng)對實(shí)際問題時(shí)變得不再迷茫。轉(zhuǎn)眼間此次課程設(shè)計(jì)就要結(jié)束了，希望學(xué)校能給予我們更多的實(shí)踐機(jī)會，提高我們的動手能力，我們也會認(rèn)真學(xué)習(xí)，不辜負(fù)學(xué)校、老師的厚望。 參考文獻(xiàn)1張健，韓薪莘.LABVIEW圖形化編程與實(shí)例應(yīng)用.北京：中國鐵道出版社 2戴鵬飛.測試工程與LABVEIW