基于labview的交通燈系統(tǒng)設計畢業(yè)設計(論文)

1、南京郵電大學本科生畢業(yè)設計（論文）南京郵電大學 畢 業(yè) 設 計（論 文）題 目基于labview的交通燈系統(tǒng)設計專 業(yè)電子信息工程技術學生姓名王飛班級學號z12161044指導教師徐小梅指導單位南京郵電大學 日期： 年 月 日至 年 月 日畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所提交的畢業(yè)設計（論文），是本人在導師指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的內容外，本畢業(yè)設計（論文）不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本研究做出過重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明并表示了謝意。 論文作者簽名：王飛 日期： 年 月 日摘 要隨著社會的發(fā)展社會節(jié)奏越來越

2、快，人類代步工具也越來越多，經(jīng)常發(fā)生交通擁堵和交通事故。在大城市人流量的增多更加增加了交通負荷經(jīng)常發(fā)生交通事故。城市高速道路建設完成的初期，它們也曾有效地改善了交通狀況。然而，隨著交通量的快速增長和缺乏對高速道路的系統(tǒng)研究和控制，高速道路沒有充分發(fā)揮出預期的作用。而城市高速道路在構造上的特點，也決定了城市高速道路的交通狀況必然受高速道路與普通道路耦合處交通狀況的制約。因此，開發(fā)一套能夠社會服務的交通燈控制器將是非常必要和及時的。有童謠“紅燈停，綠燈行，黃燈亮了等一等”由此可見交通信號燈對交通安全的重要性。實現(xiàn)十字路口信號燈控制系統(tǒng)的方法有很多，可以通過可編程控制器plc、單片機、標準邏輯器件等

3、方案實現(xiàn)。但是這些控制方法的功能修改及調試都需要硬件電路的支持，在一定程度上增加了設計難度，提高了設計成本。虛擬儀器技術就是利用高性能的模塊化硬件，結合高效靈活的軟件來完成各種測試、測量和自動化的應用。自1986年問世以來，世界各國的工程師和科學家們都已將nilabview圖形化開發(fā)工具用于產(chǎn)品設計周期的各個環(huán)節(jié)，從而改善了產(chǎn)品質量、縮短了產(chǎn)品投放市場的時間，并提高了產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)效率。使用集成化的虛擬儀器環(huán)境與現(xiàn)實世界的信號相連，分析數(shù)據(jù)以獲取實用信息，共享信息成果，有助于在較大范圍內提高生產(chǎn)效率。虛擬儀器提供的各種工具能滿足我們任何項目需要。美國國家儀器公司ni（nationalinstr

4、uments）最早提出的虛擬測量儀器（vi）概念，引發(fā)了傳統(tǒng)儀器領域的一場重大變革，使得計算機和網(wǎng)絡技術得以長驅直入儀器領域，和儀器技術結合起來。關鍵詞：交通信號燈;labviewabstractwith the social development of society in an increasingly fast pace, more and more human walking substituting tool, often occur traffic accidents and traffic jams.the increase in thebigcitytrafficincrea

5、sedtraffic load,traffic accidents often happen.the earlycompletion of the cityhigh-speedroad construction,they have effectively improved thetraffic condition.however, with the rapid growth of traffic volume and the lack of systematic research and control of high-speed road, high-speed road did not g

6、ive full play to anticipated role.and urban speed way characteristic in structure, but also determines the urban freeway traffic will be affected by high-speed road and general road traffic conditions coupled constraints.therefore,the development of asocial serviceof thetraffic light controllerisver

7、y necessary and timely.anursery rhymethe red light stop,green line,the yellow light of theimportance ofashows thetraffic lightson traffic safety.realization of intersection signal lights control system there are many methods. by programming a plc controller, scm, standard logic devices can be achiev

8、ed.but these control methods of functional modification and debugging needs support of hardware circuit, in a certain extent increase the design difficulty, increase the design cost.virtual instrument technology is the use of high-performance modular hardware, combined with highly efficient and flex

9、ible software to complete a variety of test, measurement and automation applications.since its inception in 1986, countries in the world of the engineers and scientists have ni labview graphical development tool for all aspects of the product design cycle, so as to improve the quality of products, r

10、elationship products put on the market of the time, and improve the efficiency of product development and production.using integrated virtual instrument environment and the real world signals connected analysis data in order to obtain practical information, share the achievements of information, hel

11、p to improve production efficiency in a large range.the virtual instrument provides a variety oftoolsable to meet any project need.the concept of american national instrument company of ni (national instruments) puts forward the earliest virtual instruments (vi), caused a major change in the field o

12、f traditional instrument, the computer and network technology can be marched into the instrument, instrument and technology together.keywords: traffic signal lamp; labview目 錄第一章 課題研究背景和意義 1.1 課程研究的背景 1.2 課程研究的意義 第二章 程序的設計1.1前面板的設計1.3時間信號的分段1.4各組時間信號的動作1.5循環(huán)的設計第三章 軟件調試第四章 心得總結結束語致謝參考文獻附錄第一章 課題研究背景和意義

13、1.1 課程研究的背景 城市交通控制系統(tǒng)主要是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測、交通信號燈控制與交通疏導的計算機綜合管理系統(tǒng)，它已經(jīng)成為現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。因此，如何利用先進的信息技術改造城市交通系統(tǒng)已成為城市交通管理者的共識。 1.2 課程研究的意義交通燈得設置成為城鄉(xiāng)各個路口的必備設置，為人們的出行安全提供了很好的保護措施。該系統(tǒng)具有與現(xiàn)實結合的功能，培養(yǎng)綜合應用所學知識來指導實踐的能力第一章 程序的設計1.1前面板的設計前面板是vi的用戶界面。創(chuàng)建vi時，通常應先設計前面板，然后在前面板上創(chuàng)建輸入/輸出任務。本課程設計中前面板比較簡單，只需要用六盞燈、兩個時間顯示器、一個停止

14、按鍵即可。其中的六盞燈，紅、黃、綠各兩盞，在控件選板中選擇指示燈，將它放在前面板合適的位置，單擊鼠標右鍵，更改指示燈的屬性，改變指示燈的大小，做出一個合適的指示燈，依同樣的步驟可以做好另外五個，將六個燈均分為兩組，每組都包含紅黃綠三種顏色的燈，再用框將每組燈框起來，做成一個交通燈。在每組交通燈合適的位置放置一個數(shù)值顯示控件作為交通燈的計時器。在前面板合適的位置放置一個開關按鈕，控制循環(huán)的停止。這樣交通燈系統(tǒng)的前面板就做好了。面板設計如圖1-1所示。圖1-1 交通燈前面板示意圖1.2 定時信號的產(chǎn)生毫秒計時器在labview中的一個計時單元，它的圖標與用途如圖3-2所示。在函數(shù)選板的【編程】【定

15、時】子選板中選擇時間計數(shù)器選定該單元。毫秒計數(shù)器對時間信號計數(shù),要產(chǎn)生一個一秒為單位的時間信號,所以還得用毫秒計數(shù)值除以1000，取商得到以秒為單位的時間信號。接線如圖1-3所示： 圖1-2 時間計數(shù)器 圖1-3 時間計數(shù)器接線圖1.3時間信號的分段將得到的時間信號除以每個循環(huán)所用的時間70s，取余數(shù)。得到的余數(shù)x的范圍為0=x70,當0=x5時，條件滿足，執(zhí)行第一個條件結構里面的程序，北黃和東紅燈點亮。當5=x35時，條件滿足，執(zhí)行第二個條件結構里的程序，北紅和東綠燈點亮。當35=x40時，條件滿足，東黃和北紅燈點亮。當40=x70時，x40的條件不滿足，執(zhí)行條件結構里面為假的程序，北綠和東

16、紅燈點亮。時間分段的程序結構如圖1-4所示。圖1-4 時間分段程序這里用到了判定范圍并強制轉換控件，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。它的圖標和作用如圖1-5所示。如果輸出信號在范圍之內，“？”接口將產(chǎn)生一個信號，此信號恰可以輸入到條件結構作為分支選擇器信號。圖1-5 判定范圍并強制轉換控件1.4 各組時間信號的動作條件結構是labview最基本的結構之一，條件結構類似于文本編程語言中的switch語句或者ifthenelse語句。條件結構可以從【結構】子選板中創(chuàng)建，它的圖標及功能如圖1-6所示。 圖1-6 條件結構在條件結構中，選擇端口相當于switch語句中的“表達式”，框

17、圖表示符相當于“表達式n”。編程時，將外部控制條件連接至選擇端口上，程序運行時選擇端口會判斷送來的控制條件，引導選擇結構執(zhí)行相應框架中的內容。在本程序中的控制條件為從判定范圍并強制轉換“？”端口輸出地判斷值。當各組條件滿足時，將執(zhí)行各條件結構里的程序。每個條件結構里的程序基本相同。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，各結構里的程序略有不同，具體程序如圖1-7到圖1-10所示。第一階段：余數(shù)在0至5秒之間，此時東紅和北黃兩個燈點亮，向東方向的時間顯示器東燈顯示為離紅燈熄滅的時間（從6s到1s），向北方向的時間

18、顯示器北燈顯示為離黃燈熄滅的時間（從6s到1s）。圖1-7 條件結構1第二階段：當北黃燈點亮5秒后，即余數(shù)大于5并且小于35時，條件結構2條件滿足,北紅和東綠兩個燈點亮,向東方向的時間顯示器顯示離東綠(通行)熄滅的時間（從30s到1s）,向北方向的顯示離紅燈(禁止通行)熄滅的時間（從35s到6s）。圖1-8 條件結構2第三階段：當東綠燈點亮30秒后，即余數(shù)大于35并且小于40時，條件結構3條件滿足,東黃燈點亮, 而北紅未到熄滅的時間，繼續(xù)點亮。向東方向的時間顯示器顯示離東黃(準備轉換)熄滅的時間（從6s到1s）,向北方向的繼續(xù)顯示離紅燈(禁止通行)熄滅的時間（從6s到1s）。圖1-9 條件結構

19、3第四階段：當北黃燈點亮5秒后，即余數(shù)大于40并且小于70時，條件結構4為假的條件滿足,北綠和東紅兩個燈點亮,向東方向的時間顯示器顯示離東紅(禁止通行)熄滅的時間（從35s到6s）,向北方向的顯示離綠燈(通行)熄滅的時間（從30s到1s）。圖1-10 條件結構43.4循環(huán)的設計labview中的循環(huán)結構主要通過while和for循環(huán)實現(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。本次課程設計中循環(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

20、于c語言中的while循環(huán)和dowhile循環(huán)。while循環(huán)可以從程序框圖中的【結構】子選板中創(chuàng)建，while循環(huán)包括兩個端口：條件端口和重復端口。它的功能、圖標及說明如圖所示。在此課程設計中，用按鍵連接條件端口，當按鍵按下時，循環(huán)停止。圖1-11 while循環(huán)第二章 軟件調試這次所設計的十字路口交通燈有四種運行狀態(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。運行狀態(tài)1，北紅燈亮35s6s，東綠燈亮30s1s，此時往東方向的車輛可以通行，通行時間總共為30s，向北方向禁止通行，禁止時間總共為35s。時間顯示器顯示的為離下一個狀態(tài)到來的時間，如圖4-1所示，東燈顯示器顯

21、示為26，表明再過26s綠燈將轉變?yōu)辄S燈，彼時向東方向將禁止通行；北燈顯示器顯示為31，表明再過31s向北將允許通行。 圖2-1 運行狀態(tài)1 運行狀態(tài)2，北紅燈亮6s1s，東黃燈亮6s1s，此時往東方向的車輛準備禁止通行。準備時間總共為5s，向北方向的車輛準備通過。時間顯示器顯示的為離下一個狀態(tài)到來的時間，如圖2-2所示，兩個顯示器都顯示為5，表明再過5s向北方向將轉變?yōu)榫G燈，向東方向轉為紅燈，彼時向東方向將禁止通行，向北方向將允許通行。圖2-2 運行狀態(tài)2運行狀態(tài)3，北綠燈亮30s1s，東紅燈亮35s6s，此時往東方向的車輛禁止通行。禁止時間總共為35s（還有5s在下一個狀態(tài)中體現(xiàn)）；向北方

22、向的車輛允許通行，通行時間總共為30s。時間顯示器顯示的為離下一個狀態(tài)到來的時間，如圖2-3所示，北燈顯示器都顯示為11，表明再過11s向北方向將轉變?yōu)辄S燈，彼時向北方向將準備禁止通行；東燈顯示器顯示16，表明再過16s，向東方向轉為綠燈，彼時向東方向將允許通行。圖2-3 運行狀態(tài)3運行狀態(tài)4，北黃燈亮6s1s，東紅燈亮6s1s，此時往東方向的車輛準備通行，準備時間總共為5s；向北方向的車輛準備禁止通過。時間顯示器顯示的為離下一個狀態(tài)到來的時間，如圖2-4所示，兩個顯示器都顯示為3，表明再過3s向北方向將轉變?yōu)榧t燈，向東方向轉為綠燈，彼時向東方向將允許通行，向北方向將禁止通行。圖2-4 運行狀

23、態(tài)4運行中按下停止鍵后，程序停止循環(huán)，如圖2-5所示：圖2-5 停止運行如需繼續(xù)運行程序，須單擊工具欄中的【運行】或【連續(xù)運行】按鈕。第3章 心得總結此次課程設計圓滿結束了，對于我經(jīng)過努力所得的結果，我感到非常滿意。此次設計以分組的方式進行，每組有一個題目。我們做的是十字路口交通燈系統(tǒng)。由于平時大家都是學理論，沒有過實際開發(fā)設計的經(jīng)驗，雖然上課的時候講過很多關于labview的應用，但課后也從沒真正地應用過這個軟件，對它一點都不熟悉，拿到的時候都不知道怎么做。但通過電腦對labview進行了幾天的摸索學習，我終于把課程設計做好了，并發(fā)現(xiàn)其實labview很簡單，很實用。通過這次課程設計我基本學

24、會了虛擬儀器設計的步聚和基本方法，提高了動手能力，增強了理論聯(lián)系實際的能力，分組工作的方式給了我與同學合作的機會，提高了與人合作的意識與能力，同時也培養(yǎng)和發(fā)展了同學之間的感情，對此我感到非常欣慰。總之，在這次課程設計中我受益匪淺。在這個課程設計中，我真正的感受到了虛擬儀器的優(yōu)越性，“軟件即儀器”，僅僅在labview上寫入一些圖形程序，就可以實現(xiàn)相應的儀器的功能，只需要借助一臺計算機，一個labview軟件，就可以實現(xiàn)很多儀器的功能，真的很方便！課程設計的過程中，我遇到了不少的問題，但最終我終究還是戰(zhàn)勝困難，取得了成功，接到實驗任務后，我開始構思，翻閱相關書籍，請教同學，設計，調試。在這個過程中熟悉了labview的相關的基本操作，回憶了老師上課所講的內容，鍛煉了自學的能力，明確了設計的基本步驟。同時我認識到labview的用處之大，之廣，還有很多值得學習的地方，啟發(fā)了進一步學習的興趣，為以后的學習打下了基礎,結