課程設計報告----基于labview的交通燈設計

1、<p>　　《虛 擬 儀 器 技 術》</p><p><b>　　課 程 設 計 </b></p><p>　　課 題： 虛擬交通燈系統(tǒng)設計 </p><p>　　班 級： 測控0802 </p><p>　　學 號：

2、 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　指導教師： </p><p><b>　　2012年2月</b></p><p><b>　　目 錄</b></p>

3、;<p>　　1課程設計的目的及任務…………………………………………………………（1）</p><p>　　1.1課程設計的目的………………………………………………………………（1）</p><p>　　1.2課程設計的任務………………………………………………………………（1）</p><p>　　1.3課程設計的要求及技術指標………………………………

4、…………………（1）</p><p>　　2總方案的確定并畫出原理框圖…………………………………………………（2）</p><p>　　3各基本單元原理及設計…………………………………………………………（3）</p><p>　　3.1前面板的設計…………………………………………………………………（3）</p><p>　　3.2定時信號的產(chǎn)

5、生………………………………………………………………（4）</p><p>　　3.3時間信號的分段………………………………………………………………（4）</p><p>　　3.4各族時間信號的動作…………………………………………………………（5）</p><p>　　3.5循環(huán)的設計……………………………………………………………………（8）</p>

6、<p>　　4各個工作階段截圖……………………………………………………………（10）</p><p>　　5電路接線與安裝………………………………………………………………（12）</p><p>　　5.1電路安裝調(diào)試步驟……………………………………………………………（12）</p><p>　　5.2實驗電路圖…………………………………………………………

7、………（12）</p><p>　　6體會……………………………………………………………………………(14)</p><p>　　附錄1：課程設計任務書…………………………………………………………（15）</p><p>　　1 課程設計的目的及任務</p><p>　　1.1 課程設計目的</p><p>　　（1）

8、掌握LabVIEW軟件編程方法；</p><p>　　（2）培養(yǎng)綜合應用所學知識來指導實踐的能力。</p><p>　　1.2 課程設計的任務</p><p>　　許多大城市如北京、上海、南京等隨著城市機動車量的不斷增加出現(xiàn)了交通超負荷運行的情況，自80年代后期，這些城市紛紛修建城市高速道路，在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

9、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。</p><p>　　1.3 課程設計的要求及技術指標</p><p>　?。?）能夠將現(xiàn)實生活中的交通燈出現(xiàn)順序在電腦上面顯示；</p>

10、;<p>　　（2）還要有時間顯示和人行橫道；</p><p>　　（3）具有友好的人機界面。</p><p>　　2 總方案的確定并畫出原理框圖</p><p>　　本次我們是通過采用基于虛擬儀器的交通燈控制系統(tǒng)的設計,自動控制十字路口四組紅、綠交通燈的狀態(tài)轉換的方法,指揮各種車輛和行人安全通行,實現(xiàn)十字路口交通管理的自動化。綠燈亮時，準許車輛通行，

11、行人通行。紅燈亮時，禁止車輛通行，為交通安全提供保障。同時還提供人行橫道的指示和時間顯示。使這個虛擬的交通燈程序更好用。</p><p>　　我采用的控制邏輯順序如下（因為相對的兩個方向順序一樣所以只列出了北方和東方的邏輯順序）：</p><p>　　北右燈和東左為綠燈，所有人行道為紅燈（30秒）；</p><p>　　北直燈和東右為綠燈，南北的人行橫道為綠燈（30

12、秒）；</p><p>　　北左燈和東直為綠燈，東西的人行橫道為綠燈（30秒）；</p><p><b>　　原理框圖如下：</b></p><p>　　圖2.1 交通燈邏輯圖</p><p>　　3 各基本單元原理及設計</p><p>　　3.1 前面板的設計</p><

13、p>　　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，需要用20盞燈、12個時間顯示器、一個停止按鍵即可。其中的20盞燈，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，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

14、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。</p><p>　　圖3.1 交通燈前面板</p><p>　　3.2定時信號的產(chǎn)生</p><p>　　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

15、,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。</p><p><b>　　圖3.2時間計數(shù)器</b></p><p>　　圖3.3 時間計數(shù)器連線圖</p><p>　　3.3時間信號的分段</p><p>　　將得到的時間信號除以每個循環(huán)所用的時間90s，取余數(shù)。得到的余數(shù)x的范圍為0<=x

16、<90,當0<=x<30時，條件滿足，執(zhí)行第一個條件結構里面的程序，北右和東左燈點綠，且所有的人行橫道的燈為紅燈。當30<=x<60時，條件滿足，執(zhí)行第二個條件結構里的程序，北直和東右燈點綠，且南北的人行橫道為綠燈。當60<=x<90時，條件滿足，北左和東直燈點綠，且東西的人行橫道為綠燈。</p><p>　　圖3.4 時間分段程序</p><p>

17、;　　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3-5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構作為分支選擇器信號。</p><p>　　圖3.5 判定范圍并強制轉換控件</p><p>　　3.4各組時間信號的動作</p><p>　　條件結構是LabVIEW最基本

18、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if…then…else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3-6所示。</p><p><b>　　圖3.6 條件結構</b></p><p>　　在條件結構中，選擇端口相當于switch語句中的“表達式”，框圖表示符相當于“表達式n”。編程時，將外部控制條件連接至選擇端口上，程序

19、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(nèi)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。</p><p>　　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3.7到圖3.10所示。

20、</p><p>　　第一階段：余數(shù)在0至30秒之間，此時北右和東左兩個燈點綠，各個人行橫道均為紅燈。</p><p>　　圖3.7 條件結構1</p><p>　　第二階段：北直燈和東右為綠燈，南北的人行橫道為綠燈（30秒）。</p><p>　　圖3.8 條件結構2 </p><p>　　第三階段：北左燈和東直為綠

21、燈，東西的人行橫道為綠燈（30秒）</p><p>　　圖3.9 條件結構3</p><p><b>　　3.5循環(huán)的設計</b></p><p>　　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

22、數(shù)，只需要指定退出循環(huán)的條件。</p><p>　　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)相當于C語言中的while循環(huán)和do…while循環(huán)。</p><p>　　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。</p><p&g

23、t;　　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。</p><p>　　圖3.10 while循環(huán)</p><p>　　4 各個工作階段截圖</p><p>　　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。</p><p>　　運行狀態(tài)一：北右燈和東左為綠燈，所有

24、人行道為紅燈（30秒）；</p><p>　　圖4.1 運行狀態(tài)一</p><p>　　運行狀態(tài)二：北直燈和東右為綠燈，南北的人行橫道為綠燈（30秒）；</p><p>　　圖4.2 運行狀態(tài)二</p><p>　　運行狀態(tài)三：北左燈和東直為綠燈，東西的人行橫道為綠燈（30秒）；</p><p>　　圖4.3 運行狀態(tài)

25、三</p><p><b>　　5 電路接線與安裝</b></p><p>　　5.1電路安裝調(diào)試步驟</p><p>　?。?）根據(jù)原理框圖設計程序；</p><p>　?。?）檢查程序接線和各個判斷框對應情況；</p><p>　?。?）根據(jù)情況分析實驗結果。</p><p

26、><b>　　5.2實驗電路圖</b></p><p><b>　　電路一：</b></p><p>　　圖5.1 電路接線圖1</p><p><b>　　電路二：</b></p><p>　　圖5.2 電路接線圖2</p><p><b&

27、gt;　　6 體會</b></p><p>　　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。但通過對LabVIEW進行了幾天的摸索學習，

28、我終于把課程設計做好了，并發(fā)現(xiàn)LabVIEW很實用。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，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?？傊谶@次課程設計中我受益匪淺。</p><p>　　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

29、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，真的好方便！這真的是儀器界的一場偉大的革命，可以斷定不久的將來虛擬儀器之風將刮到世界上每個角落。</p><p>　　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，當然其中很大一部分功勞都要歸功于指導老師王老師和同學們，要不是沒有指導老師的指導和與同學們的相互交流學

30、習，我的課程設計肯定不會如此輕松。</p><p><b>　　附錄1：</b></p><p><b>　　1.設計目的</b></p><p>　?。?）掌握LabVIEW軟件編程方法</p><p>　　（2）掌握LabVIEW硬件的應用</p><p>　?。?）培養(yǎng)

31、綜合應用所學知識來指導實踐的能力</p><p>　　2.設計所用儀器及器件</p><p>　　(1) NI公司的數(shù)據(jù)采集和信號調(diào)理卡。NI DQA-6024卡，NI SC-2075卡各一套。</p><p>　　(2) PⅢ計算機一臺。</p><p>　　(3)各種相關的實驗材料和設備。

32、 </p><p><b>　　3.實物內(nèi)容及要求</b></p><p>　?。?）設計成果一份。</p><p>　?。?）課程設計論文一份。</p>&l

33、t;p><b>　　4.進程安排</b></p><p>　　1．布置任務、查閱資料，方案設計　　（兩天）</p><p>　　根據(jù)設計要求，查閱參考資料，進行方案設計及可行性論證，確定設計方案，畫出詳細的原理圖。</p><p>　　2．上機在LabVIEW環(huán)境下按要求進行設計 （三天）</p><p>　　要求

34、在虛擬儀器上觀測到正確的波形并達到規(guī)定的技術指標。</p><p>　　3．硬件的裝配及調(diào)試　　（三天）</p><p>　　使用數(shù)據(jù)采集卡進行裝配調(diào)試，使其全面達到規(guī)定的技術指標，最終通過驗收。</p><p>　　4．總結報告　　 （一天）</p><p>　　5.課程設計報告內(nèi)容</p><p>　　總結設計

35、過程，寫出設計報告，設計報告具體內(nèi)容要求如下：</p><p>　　1．課程設計的目和設計的任務</p><p>　　2．課程設計的要求及技術指標</p><p>　　3．總方案的確定并畫出原理框圖。</p><p>　　4．各基本單元原理及設計 (結合設計圖寫)。</p><p>　　5．總原理圖，工作原理、工作特性