Labview課程設計報告(交通燈)

1、虛擬儀器課程設計報告學年：2011-2102（下）任課教師： 湯占軍學號： 2姓名：德成班級：自動化 093專業(yè)：自動化系： 自動化學院：信息工程與自動化學院2012年 6 月 12Labview 交通燈綜合設計報告一、前言虛擬儀器（ Virtual Instrumention ）是基于計算機的儀器。計算機和儀器的密切結(jié)合是目前儀器發(fā)展的一個重要方向。 粗略地說這種結(jié)合有兩種方式， 一種是將計算機裝入儀器， 其典型的例子就是所謂智能化的儀器。 隨著計算機功能的日益強大以及其體積的日趨縮小，這類儀器功能也越來越強大， 目前已經(jīng)出現(xiàn)含嵌入式系統(tǒng)的儀器。另一種方式是將儀器裝入計算機。 以通用的計算機

2、硬件及操作系統(tǒng)為依托，實現(xiàn)各種儀器功能。虛擬儀器主要是指這種方式。虛擬儀器的主要特點有：1、盡可能采用了通用的硬件，各種儀器的差異主要是軟件。2、可充分發(fā)揮計算機的能力，有強大的數(shù)據(jù)處理功能，可以創(chuàng)造出功能更強的儀器。3、用戶可以根據(jù)自己的需要定義和制造各種儀器。LabVIEW 是一種程序開發(fā)環(huán)境， 由 NI 公司研制開發(fā)的， 類似于 C 和 BASIC 開發(fā)環(huán)境，但是 LabVIEW 與其他計算機語言的顯著區(qū)別是：其他計算機語言都是采用基于文本的語言產(chǎn)生代碼， 而 LabVIEW 使用的是圖形化編輯語言 G 編寫程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式。LabVIEW 提供很多外觀與傳統(tǒng)儀器 （如示波器

3、、 萬用表）類似的控件，可用來方便地創(chuàng)建用戶界面。用戶界面在 LabVIEW 中被稱為前面板。使用圖標和連線，可以通過編程對前面板上的對象進行控制。這就是圖形化源代碼，又稱 G 代碼。 LabVIEW 的圖形化源代碼在某種程度上類似于流程圖，因此又被稱作程序框圖代碼。為了便于使用，LabVIEW 還集成了大量的函數(shù)庫以及子程序來幫助完成絕大多數(shù)的編程任務。 在使用這些子函數(shù)的時候， 可以忘掉傳統(tǒng)編程語言中的令人頭痛的指針操作、 存分配等編程問題。除此之外， LabVIEW 還包含了針對應用的數(shù)據(jù)采集（ DAQ ）、GPIB 、串口、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)存儲以及 Internet 網(wǎng)絡通信的

4、函數(shù)庫。本次課程設計在掌握了 LabVIEW 基本構(gòu)建知識及相關(guān)控件知識運用的基礎上，完成對向前向右交通信號燈的設計。二、設計功能本次課程綜合設計實現(xiàn)的功能是實現(xiàn)了一個十字路口的交通燈設計，這個交通信號燈系統(tǒng)能為向前和向右兩個方向行駛的車輛指示能否通行。這個交通路口每一個方向上的紅綠黃燈按綠黃紅的順序循環(huán)，每個循環(huán)的時間為 70s，其行（綠燈）的時間為 30s，等待通行（黃燈）的時間為 5s，禁止通行（紅燈）的時間為 35s。在運行程序前可以預先設置好交通燈自行運轉(zhuǎn)次數(shù)， 運行后，已運轉(zhuǎn)次數(shù)和已設置運行次數(shù)會在前面板上顯示。當已運轉(zhuǎn)次數(shù)達到設置的次數(shù)事，程序終止。若想提前結(jié)束本次循環(huán)，可以點擊

5、重新運轉(zhuǎn)按鈕。三、設計步驟（一）、總體設計思想分析交通燈系統(tǒng)向前、向右各三盞紅、黃、綠燈，交通燈的亮滅規(guī)律為：初始態(tài)：全滅，運行后；次態(tài) 1：前方黃燈亮，右方紅燈亮，交通燈投入運行，前方與右方均開始倒計時，時間為5 秒；次態(tài) 2：前方紅燈亮， 前倒計時開始 35 秒，右方綠燈亮，右倒計時開始 30 秒；次態(tài) 3：前方紅燈亮，右方黃燈亮，倒計時均為5 秒；次態(tài) 4：前方綠燈亮， 前方倒計時 30 秒，右方紅燈亮， 右方倒計時 35秒如此一個周期設計分析完成。（二）、關(guān)于時間的設計1.計時的實現(xiàn)首先，由上面分析可知，交通燈毎工作一個周期的時間為 70 秒。在這個設計中計時是用一個 “編程 -定時”

6、中的“獲取時間 / 日期”的控件及“等待時間”控件來實現(xiàn)的。控件圖標如圖：計時以秒為單位，每完成一個循環(huán)后又從零開始計時。2.各個狀態(tài)時間段的劃定這里 t 的區(qū)間判定用大于等于控件及小于控件再加上邏輯控件與的組合來完成：然后將結(jié)果送入 “條件結(jié)構(gòu)” 中執(zhí)行相關(guān)程序的容。3.各種時間段或者說各種狀態(tài)下倒計時的實現(xiàn)由分析可知計時從 0-70，為了敘述方便，下面用 t 表示已計時的時間 t1 表示前方時間顯示的數(shù)值、 t2 表示右方時間顯示的數(shù)值，即滿足條件 t 70 ,以此條件與停止按鈕的或來判斷是否需要結(jié)束 While 循環(huán)。下面對各個時間段狀態(tài)的倒計時設計進行分析：這里初始態(tài)即燈全滅的分析略。

7、次態(tài) 1：0 t 5 因開始紅黃燈倒計時均為 5 秒，故 t1=5-t t2=5-t 后面板編程實現(xiàn)如下圖：次態(tài) 2： 5 t 35 此時前方紅燈亮，倒計時從 35 秒開始；右方綠燈亮，倒計時從 30 秒開始。 故 t1=40-t t2=35-t 程序框圖與次態(tài)1 類似。次態(tài) 3：35燈亮，倒計時從類似。次態(tài) 4： 40t40此時前方紅燈亮， 倒計時從5 秒開始。有 t1=40-tt2=40-tt70此時前方綠燈亮，倒計時從5 秒開始；右方黃程序框圖與次態(tài)130 秒；右方紅燈亮倒計時從 35 秒開始。有 t1=70-t t2=75-t 程序框圖與次態(tài) 1 類似。4.各狀態(tài)時間顯示的整合由于各個

8、狀態(tài)下倒計時時間的輸出均為一個整數(shù)，所以這里可以通過一個符合運算控件來對各個時間段輸出的時間進行復合加運算，最終連接到顯示控件上，如圖：（三）、關(guān)于燈亮滅的控制設計燈亮滅的控制是根據(jù)各個狀態(tài)下需要亮的燈，然后采用邏輯或運算將他們練到相應布爾顯示燈上即可。 其中若某個燈只在其中一個狀態(tài)中亮，則可以將那個時間段的判定結(jié)果直接連到布爾燈的輸入端中。如圖：（四）、循環(huán)運行的設計1.While循環(huán)程序中的 while 循環(huán)用來實現(xiàn)計時的循環(huán)控制2.For 循環(huán)For 循環(huán)用來設置能自動運行的次數(shù)總體如圖：（五）、前面板的設計如圖：四、設計結(jié)果第一次設計結(jié)果如下：前面板：為了美化全面板的目的，對前面板做了

9、些調(diào)整：在這里加入了“列表框”作為道路的模型，又對相關(guān)控件的名稱做了些修改，修改結(jié)果如下：進一步優(yōu)化設計，考慮到演示實驗的演示時間問題， 將程序稍加改動，使時間的變化加快，加入一個輸入控件，做復合運算，以縮小演示時間。程序改動的結(jié)果如下：為了讓前面板更美觀， 刪除“列表框”的道路模型，插入一圖片，調(diào)整界面如圖：由于刪除了原先的“列表框”道路模型，所以總體程序面板如下圖：五、設計總結(jié)通過本次 LabVIEW 課程的設計，經(jīng)過努力所得的結(jié)果， 我感很不錯。由于平時大家都是學習理論知識，沒有過實際運用 LabVIEW 開發(fā)設計具有特定功能系統(tǒng)的經(jīng)驗， 對于軟件中有的控件知識不是很了解，甚至對于很多控

10、件不知道實現(xiàn)什么功能， 或者不知道如何去運用它。雖然上課的時候講過很多關(guān)于 LabVIEW 的應用，但還是對它不是很熟悉。但通過計算機對 LabVIEW 進行了幾天的摸索學習，通過各種相關(guān)資料的查閱，我終于把交通燈控制系統(tǒng)課程設計做好了，并發(fā)現(xiàn)了 LabVIEW 的強大功能。通過這次課程設計我基本學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。通過這次設計實踐。我總結(jié)了使用 LabVIEW 編程的兩個要點。第一，熟悉每個控件的用途、 使用方法和在軟件中的位置。 LabVIEW 有這么多控件， 有這么單元， 如果我們不知道每個單元是用來干什么的，那就根本談不上應

11、用它們了， 只有在知道這個空間是做什么用的，我們才會去使用它。知道需要用到某個單元，但是不知道怎么使用，怎么連線，這也是很讓人郁悶的事， 所以我們得熟悉一些基本單元的用法。要想很快地做成一個虛擬儀器， 就得熟悉每個單元所在的位置，以免在使用過程中找半天找不到它在哪個菜單中。 第二，對于虛擬儀器設計來說，因果朔源的設計方法是一種比較好的設計方法， 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。課程設計的過程中， 我遇到了不少的問題， 比如在選擇課程設計題目時，我也嘗試過虛擬示波器的設計， 但由于對示波器相關(guān)原理知識的不了解，最后沒有實現(xiàn)具體的功能，雖然沒有結(jié)果，但我還是學習到了許多控件及模塊的知識， 給我在交通燈的設計中帶來了相當大