基于labview的交通燈系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

1、題目 專業(yè) 學(xué)生姓名 班級學(xué)號 指導(dǎo)教師 指導(dǎo)單位南京郵電大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）南京郵電大學(xué)畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）基于 labview 的交通燈系統(tǒng)設(shè)計電子信息工程技術(shù)王飛Z12161044 徐小梅 南京郵電大學(xué)日期：年 月 日至年月日畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所提交的畢業(yè)設(shè)計（論文） ，是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，獨立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)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(xiàn) 的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明并表示了謝意。 矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡賴。論文作者簽名：王飛日期： 年 月 日摘要隨

2、著社會的發(fā)展社會節(jié)奏越來越快，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(fù)荷經(jīng)常發(fā)生交通事故。 城市高速道路建設(shè)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(yù)期的作用。而城市高速道路在構(gòu)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(wù)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。 聞創(chuàng)溝燴鐺險愛氌譴凈。實現(xiàn)十字路口信號燈控制系統(tǒng)

3、的方法有很多， 可以通過可編程控制器 PLC、單片 機、標(biāo)準(zhǔn)邏輯器件等方案實現(xiàn)。但是這些控制方法的功能修改及調(diào)試都需要硬件 電路的支持，在一定程度上增加了設(shè)計難度，提高了設(shè)計成本。虛擬儀器技術(shù)就 是利用高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的軟件來完成各種測試、測量和自動 化的應(yīng)用。自 1986年問世以來，世界各國的工程師和科學(xué)家們都已將 NI LabVIEW 圖形化開發(fā)工具用于產(chǎn)品設(shè)計周期的各個環(huán)節(jié)，從而改善了產(chǎn)品質(zhì)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(nèi)提高生產(chǎn)效率。 虛

4、擬儀器提供的各種工具能滿足我們?nèi)魏雾椖啃枰?美 國國家儀器公司 NI( National Instruments )最早提出的虛擬測量儀器( VI )概 念，引發(fā)了傳統(tǒng)儀器領(lǐng)域的一場重大變革，使得計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得以長驅(qū)直入 儀器領(lǐng)域，和儀器技術(shù)結(jié)合起來。 殘騖樓諍錈瀨濟溆塹籟。關(guān)鍵詞： 交通信號燈 ;labviewABSTRACTABSTRACTWith the social development of society in an increasingly fast pace, more and more human walking substituting tool, often oc

5、cur traffic accidents and traffic jams. The increase in the bigcity traffic increased traffic load, traffic accidents often happen. The early completion of the city high-speed road construction, they have effectively improved the traffic condition.However, with the rapid growth of traffic volume and

6、 the lack of systematic research and control of high-speed road, high-speed road did not give 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

7、constraints.Therefore, the development of a social service of the traffic light controller is very necessary and timely. A nursery rhyme the red light stop, green line, the yellow light of the importance ofa shows the traffic lights on traffic safety. 釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。Realization of intersection signal li

8、ghts control system there are many methods. By programming a PLC controller, SCM, standard logic devices can be achieved. 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

9、. Virtual instrument technology is the use of high-performance modular hardware, combined with highly efficient and flexible 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 Lab

10、VIEW graphical development tool for all aspects of the product design cycle, so as to improve the quality of products, relationship 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 w

11、orld signals connected analysis data in order to obtain practical information, share the achievements of information, help to improve production efficiency in a large range. The virtual instrument provides a variety oftools able to meet any project need. The concept of American National Instrument C

12、ompany of Ni (National Instruments) puts forward the earliest virtual instruments (VI), caused a major change in the field of traditional instrument, the computer and network technology can be marched into the instrument, instrument and technology together彈. 貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。Keywords:Keywords: traffic sign

13、al 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(shè)計 1.1前面板的設(shè)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(shè)計第三章 軟件調(diào)試第四章 心得總結(jié) 結(jié)束語 致謝 參考文獻(xiàn) 附錄謀蕎第一章 課題研究背景和意義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(dǎo)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(jìn)的信息技術(shù)改造城市交通系統(tǒng)已成為城市交通管理者的共識。摶篋飆鐸懟類蔣薔。1.2課程研究的意義 交通燈得設(shè)置成為城鄉(xiāng)各個

14、路口的必備設(shè)置，為人們的出行安全提供 了很好的保護(hù)措施。該系統(tǒng)具有與現(xiàn)實結(jié)合的功能，培養(yǎng)綜合應(yīng)用所 學(xué)知識來指導(dǎo)實踐的能力 廈礴懇蹣駢時盡繼價騷。南京郵電大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計（論文）第一章 程序的設(shè)計1.1 前面板的設(shè)計前面板是 VI 的用戶界面。創(chuàng)建 VI 時，通常應(yīng)先設(shè)計前面板，然后在前面板 上創(chuàng)建輸入 / 輸出任務(wù)。本課程設(shè)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(biāo)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

15、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?qū)⒚拷M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(guān)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(shè)計如圖 1-1 所示。 煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚。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(biāo)與用途如圖3-2 所示。在函數(shù)選板的【編程】【定時】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

16、單位的時 間信號。接線如圖 1-3 所示： 鵝婭盡損鵪慘歷蘢鴛賴。圖 1-2 時間計數(shù)器圖 1-3 時間計數(shù)器接線圖南京郵電大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計（論文）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(dāng) 0=x5時，條件滿足， 執(zhí)行第一個條件結(jié)構(gòu)里面的程序， 北黃和 東紅燈點亮。當(dāng) 5=x35 時，條件滿足，執(zhí)行第二個條件結(jié)構(gòu)里的程序，北紅和 東綠燈點亮。當(dāng) 35=x40時，條件滿足，東黃和北紅燈點亮。當(dāng) 40=x70 時， x40 的條件不滿足，執(zhí)行條件結(jié)構(gòu)里面為假的程序，北綠和東紅燈點亮。時間分 段的程序結(jié)構(gòu)如圖 1

17、-4 所示。 籟叢媽羥為贍僨蟶練淨(jìng)。圖 1-4 時間分段程序這里用到了判定范圍并強制轉(zhuǎn)換控件，應(yīng)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(biāo)和作用如圖 1-5 所示。如果輸出信號在范圍之內(nèi)， “？” 接口將產(chǎn)生一個信號 此信號恰可以輸入到條件結(jié)構(gòu)作為分支選擇器信號。 預(yù)頌圣鉉儐歲齦訝驊糴。圖 1-5 判定范圍并強制轉(zhuǎn)換控件1.4各組時間信號的動作條件結(jié)構(gòu)是 LabVIEW最基本的結(jié)構(gòu)之一， 條件結(jié)構(gòu)類似于文本編程語言中的 switch 語句南京郵電大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計（論文）或者 if then else 語句。條件結(jié)構(gòu)可以從 【結(jié)構(gòu)】 子選板中創(chuàng)建， 它的圖標(biāo)及功能如圖

18、1-6所示。 滲釤嗆儼勻諤鱉調(diào)硯錦。圖 1-6 條件結(jié)構(gòu)在條件結(jié)構(gòu)中，選擇端口相當(dāng)于 switch 語句中的“表達(dá)式” ，框圖表示符相 當(dāng)于“表達(dá)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(dǎo)選擇結(jié)構(gòu)執(zhí)行相應(yīng)框架中的內(nèi)容。在本程序中 的控制條件為從判定范圍并強制轉(zhuǎn)換“？”端口輸出地判斷值。 鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡。當(dāng)各組條件滿足時，將執(zhí)行各條件結(jié)構(gòu)里的程序。每個條件結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)里 的程序略有不同，具體程序

19、如圖 1-7 到圖 1-10 所示。 擁締鳳襪備訊顎輪爛薔。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），向北方向的時間顯示器 北燈顯示為離黃燈熄滅的時間（從 6s 到 1s）。 贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷。圖 1-7 條件結(jié)構(gòu) 1南京郵電大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計（論文）第二階段：當(dāng)北黃燈點亮 5 秒后，即余數(shù)大于 5 并且小于 35 時，條件結(jié)構(gòu) 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

20、間（從 35s 到 6s）。壇摶鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚。圖 1-8 條件結(jié)構(gòu) 2第三階段：當(dāng)東綠燈點亮 30 秒后，即余數(shù)大于 35 并且小于 40 時，條件結(jié)構(gòu) 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(zhǔn)備轉(zhuǎn)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）。 蠟變黲癟報倀鉉錨鈰贅。南京郵電大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計（論文）圖 1-9 條件結(jié)構(gòu) 3第四階段：當(dāng)北黃燈點亮 5 秒后，即余數(shù)大于 40 并且小于 70時，條件結(jié)構(gòu) 4 為假的 條件滿足 , 北綠和東紅兩個燈點

21、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）。買鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄。圖 1-10 條件結(jié)構(gòu) 43.4循環(huán)的設(shè)計LabVIEW 中的循環(huán)結(jié)構(gòu)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。 綾鏑鯛駕櫬鶘蹤韋轔糴。本次課程設(shè)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 whi

22、le 循 環(huán)相當(dāng)于 C 語言中的 while 循環(huán)和 do while 循環(huán)。 驅(qū)躓髏彥浹綏譎飴憂錦。While 循環(huán)可以從程序框圖中的【結(jié)構(gòu)】子選板中創(chuàng)建， while 循環(huán)包括兩個端口：條件 端口和重復(fù)端口。它的功能、圖標(biāo)及說明如圖所示。 貓蠆驢繪燈鮒誅髏貺廡。- 5 -南京郵電大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計（論文）在此課程設(shè)計中，用按鍵連接條件端口，當(dāng)按鍵按下時，循環(huán)停止。圖 1-11 while 循環(huán)第二章 軟件調(diào)試這次所設(shè)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。 鍬籟饗逕瑣筆襖鷗婭薔。運行狀態(tài) 1，北紅燈亮 35s 6s，東

23、綠燈亮 30s 1s，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，東燈顯示器顯示為 26，表明再過 26s 綠燈將轉(zhuǎn)變?yōu)辄S燈， 彼時向東方向?qū)⒔雇ㄐ?；北燈顯示器顯示為 31，表明再過 31s 向北將允許通行。 構(gòu)氽頑黌碩飩薺齦話騖。輒嶧陽檉籪癤網(wǎng)儂號澩。南京郵電大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計（論文）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(zhǔn)備禁止通行。 準(zhǔn)備時間總共為 5s，向北方向的車輛準(zhǔn)備通過。時間顯示器顯示的為離下一個

24、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?qū)⑥D(zhuǎn)變?yōu)榫G燈，向東方向轉(zhuǎn)為紅燈，彼時向東方向?qū)⒔雇ㄐ校虮狈较驅(qū)⒃试S通行。南京郵電大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計（論文）圖 2-2 運行狀態(tài) 2運行狀態(tài) 3，北綠燈亮 30s 1s，東紅燈亮 35s 6s，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?qū)⑥D(zhuǎn)變?yōu)辄S燈，彼時向北方向?qū)?zhǔn)備禁止通行；東燈顯示器

25、顯示 16，表明再過 16s，向東方向轉(zhuǎn)為綠燈，彼時向東方向?qū)⒃试S通行。堯側(cè)閆繭絳闕絢勵蜆贅。南京郵電大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計（論文）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(zhǔn)備通行，準(zhǔn)備時間總共為 5s ；向北方向的車輛準(zhǔn)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?qū)⑥D(zhuǎn)變?yōu)榧t燈，向東方向 轉(zhuǎn)為綠燈，彼時向東方向?qū)⒃试S通行，向北方向?qū)⒔雇ㄐ小?識饒鎂錕縊灩筧嚌儼淒。南京郵電大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計（論文）圖 2-4 運行狀態(tài) 4運行中按下停止鍵后，程序

26、停止循環(huán)，如圖 2-5 所示：- 10 -南京郵電大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計（論文）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。- 11 -南京郵電大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計（論文）第 3 章 心得總結(jié)此次課程設(shè)計圓滿結(jié)束了，對于我經(jīng)過努力所得的結(jié)果，我感到非常滿意。此 次設(shè)計以分組的方式進(jìn)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(xué)理論，沒有過實際開發(fā)設(shè)計的經(jīng)驗，雖然上課的時候講過很 多關(guān)于 LabVIEW的應(yīng)用，但課后也從沒真正地應(yīng)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(jìn)行了幾

27、天的摸索學(xué)習(xí)， 我終于把課程設(shè)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(shè)計我基本學(xué)會了虛擬儀器設(shè)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(xué)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(xué)之間的感情，對此我感到非常欣慰?？?之，在這次課程設(shè)計中我受益匪淺。在這個課程設(shè)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(yīng)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！ 凍鈹鋨勞臘鍇癇婦脛糴。課程設(shè)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(wù)后，我開始構(gòu)思，翻閱相關(guān)書籍，請教同學(xué)，設(shè)計，調(diào)試。 在這個過程中熟悉了 LABVIEW的相關(guān)的基本操作，回憶了老師上課所講的內(nèi)容， 鍛煉了自學(xué)的能力，明確了設(shè)計的基本步驟。同時我認(rèn)識到 labview 的用處之大， 之廣，還有很多值得學(xué)習(xí)的地方，啟發(fā)了進(jìn)一步學(xué)習(xí)的興趣，為以后的學(xué)習(xí)打下 了基礎(chǔ) , 恥諤銪滅縈歡煬鞏鶩錦。- 12 -南京郵電大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計（論文）結(jié)束語盡管交通控制系統(tǒng)已有了長足的進(jìn)展，但相對于城市的迅速擴展、路網(wǎng)規(guī)模迅 速擴大和車輛急劇增