基于LabVIEW的交通灯系统设计本科毕业论文（设计）题 目 基于LabVIEW的交通灯系统设计 院（系） 电子科学与电气自动化学院 专 业 电子科学与技术 学生姓名 学 号 10029072 指导教师 职称 助教 论文字数 完成日期:2014年 月 日基于LabVIEW的交通灯系统设计摘 要用于交通灯控制系统的设计方法很多，例如可编程控制器PLC、单片机、标准逻辑器件等实现，然而，基于这些设备需要调整和调试电路的硬件支持，在某种程度上增加了设计过程的难度。提出基于labVIEW的交通灯系统设计，不仅编程简单、灵活、可靠性高，而且成本低，经济效益高。为实现交通系统智能控制提供了一个新方法。虚拟仪器是当今仪器技术发展的重点，LabVIEW是一种图形化编程语言，如数据采集和仪器控制软件被广泛性应用于工业界、学术界、研究性课题。本文主要研究基于LabVIEW的交通灯系统的设计，设计过程中十字路口用红、黄、绿三种颜色灯组成用来指挥车辆的交通灯，人行道用红、绿两种颜色灯组成用来指挥行人的交通灯。模拟了十字路口交通灯，根据各种状态显示以及倒计时时间显示，用来指示各种车辆和行人安全通行。关键词：LabVIEW；交通灯；人行道A traffic light system has been designed based on labviewAbstractA lot of methods, such as Programmable Logic Controller (PLC), single chip microcomputer, standard logic device, etc, can be used in the design of traffic light system. However, adjusting and debugging the circuits based on these devices require hardware supports. In some sense it complex the design process. Traffic light control system based on LabVIEW was applied, not only simple, flexible to program and high reliability, but also low cost, high economic benefit. Therefore, this system will propose a new way to realize the intelligent control of traffic systems. Virtual instrument is the instrument technology development focus, LabVIEW is a graphical programming language, such as data acquisition and instrument control software is widely used in industry, academia, research topic. Design of traffic lights system based on LabVIEW this paper，a crossroads in the design process with red, yellow, green three colors of light used to vehicle traffic lights command, Sidewalks with red, green lamp composed of two colors for directing pedestrian traffic lights. Simulate a crossroads of traffic lights and countdown time display various status display for directing a variety of vehicles and pedestrians safe passage.Key Words: LabVIEW, traffic light, pavement I目录摘 要IAbstractII绪论1一、课题研究背景和意义21.1 课程研究的背景21.2 课程研究的意义2二、课题研究原理22.1 课题研究思路22.2 原理流程图3三、交通灯系统的设计43.1 前面板的设计43.2 定时信号的产生53.3 时间信号的分段53.4 程序中所用的结构63.4.1 循环结构63.4.2 条件结构73.5各段时间信号程序8四、交通灯设计调试结果114.1 运行状态1114.2 运行状态2124.3 运行状态3134.4 运行状态414总结16参考文献17附录1 交通灯程序图3巢湖学院2014届本科毕业论文（设计）绪论改革开放来，由于我国经济的发展以及国际地位提高，促使交通快速发展，虽然为人民的出行带来了极大的便利。但是现在的交通问题已然成为困扰许多大城市发展的通病，也成为迫在眉睫的国际性问题。其中，十字路口则是造成交通堵塞的主要“瓶颈”1。为了最大限度的发挥道路通行的便捷，世界上绝大多数的国家都在积极研究如何能尽量减少由交通堵塞带来的种种麻烦及损失。虚拟仪器技术如今是利用具有高性能的模块化硬件，同时结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。其推出以来至今，涉及到应用工程师和来自世界各地的科学家们已经利用图形化开发工具，更形象模拟出产品设计周期的各个方面，由此使产品的质量得到了大幅度的改善、产品投放市场的时间得到了缩减，同时产品的开发及其生产效率也得到了提高。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2。虚拟仪器提供的各种工具能满足我们任何项目需要。随着计算机技术的飞速发展，虚拟仪器技术也在数据采集、自动测试和仪器控制领域中发挥其重要作用，对测试系统和测量控制的设计方法有着促进并推动的作用，同时深刻影响了技术的实现。“软件即仪器”是虚拟仪器理念的核心思想，从这一思想出发，基于电脑或工作站、软件和I/O部件来构建虚拟仪器。I/O部件可以是独立仪器、模块化仪器、数据采集板（DAQ）或传感器3。鉴于虚拟仪器的诸多性能，将用LabVIEW来完成一个十字路口的交通灯系统设计。采用基于虚拟仪器的交通灯控制系统的设计，控制十字路口四组红、绿交通灯的状态转换，指挥各类车辆以及行人安全有序通行，实现十字路口交通自动化管理。此系统不仅编程简单、方便灵活、具有可靠性较高的性能，而且成本低、具有良好的经济效益。1一、课题研究背景和意义1.1 课程研究的背景城市交通控制系统主要是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它已经成为现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。因此，如何利用先进的信息技术改造城市交通系统已成为城市交通管理者的共识。1.2 课程研究的意义交通灯得设置成为城乡各个路口的必备设置，为人们的出行安全提供了很好的保护措施。该系统具有与现实结合的功能，培养综合应用所学知识来指导实践的能力。二、课题研究原理2.1 课题研究思路我通过采用基于虚拟仪器的交通灯系统设计，自动控制十字路口四组红、黄、绿交通灯和四组人行道红、绿状态的转变，指挥着行人和车辆的安全运行，实现十字路口的自动指挥和改善交通管理。绿灯亮时，允许车辆和行人通行。红灯亮时，禁止车辆和行人通行，为交通安全提供保障。同时会有时间的显示，另这个虚拟的交通灯程序更好用。我采用的控制逻辑顺序如下（因为相对的两个方向顺序一样所以只列出了十字路口北方和东方，人行道南北方和东西方的逻辑顺序）：（1）北红灯和东绿灯，南北红和东西绿 （30秒）；（2）北红灯和东黄灯，南北红和东西绿 （05秒）；（3）北绿灯和东红灯，南北绿和东西红 （30秒）。（4）北黄灯和东红灯，南北绿和东西红 （05秒）；2.2 原理流程图NNY65=x70北黄，东红南北绿，东西红，灯亮0= x30北红，东绿南北红，东西绿， 灯亮35=x65北绿，东红南北绿，东西红，灯亮30=x3555北红，东黄南北红，东西绿， 灯亮NYX,65 产生时间信号 时间信号除以每个循环所需时间终止循环是否按下停止键三、交通灯系统的设计 3.1 前面板的设计前面板是VI的用户界面。创建VI时，通常要先设计出前面板，然后在前面板上创建出输入/输出任务4。本课程设计中前面板需要用20盏灯、12个时间显示器、1个停止按键即可。其中十字路口的12盏灯，红、黄、绿各4盏，在控件选板中选择指示灯，将它放在前面板合适的位置，单击鼠标右键，更改指示灯的属性，改变指示灯的大小和颜色，做出一个合适的指示灯5，依同样的步骤可以做好另外11个。三个分为一组，每组都包含红黄绿三种颜色的灯，再用框将每组灯框起来，做成一个交通灯。在每组交通灯合适的位置放置一个数值显示控件作为交通灯的计时器，同样的方法另做人行道的8盏灯和时间显示器。并在前面板合适的位置放置一个开关按钮，用于控制循环的停止6。这样交通灯系统的前面板就做好了。交通灯前面板设计如下面图1所示。图1交通灯前面板示意图3.2 定时信号的产生毫秒计时器在LABVIEW中的一个计时单元。毫秒计数器对时间信号计数,要产生一个一秒为单位的时间信号,所以还得用毫秒计数值除以1000，取商得到以秒为单位的时间信号。在函数选板的【编程】【定时】子选板中选择时间计数器选定该单元7。其图标与接线如下图2.1、2.2、2.3所示。 图2.1 时间计数器 图2.2 得到时间信号的接线图 图2.3 商与余数 3.3 时间信号的分段将所得的时间信号除以每个循环所用的时间70s，取其余数，得到的余数x的范围为0=x70。1、 当满足x65时，执行条件结构里为真的程序。 （当0=x30时，条件成立，执行程序框图中第一个条件结构里面的程序，北红和东绿、南北红和东西绿灯点亮。当30=x35时，条件成立，执行框图中第二个条件结构里的程序，北红和东黄、南北红和东西绿灯点亮。当35=x65时，条件成立，北绿和东红、南北绿和东西红灯点亮。）2、当65=x70时，即x65的条件不满足，执行条件结构里面为假的程序，北黄和东红、南北绿和东西红灯点亮。时间分段的程序框图如下图3.1所示。 图3.1 条件为真的各时间分段程序这里用到了判定范围并强制转换控件，应用这个控件可以判定输入的数是否在上限和下限之间。它的图标和作用如下图3.2所示。如果