基于labview的交通燈設計實驗指導書

目 錄
1 緒 論                1
1.1 labview簡介        1
1.2 labview特點        1
2 交通燈程序的設計        2
2.1 控制方案                2
2.2 前面板的設計        2
2.3 程序框圖的設計        3
2.3.1 時間信號的分段        3
2.3.2 條件結構的用法        4
2.3.3 黃燈閃爍                6
3 交通燈的運行        7
3.1 運行狀態一                7
3.2 運行狀態二                7
3.3運行狀態三                8
3.4 運行狀態四                9
4 結 論                10
參考文獻        11

實現路口交通燈控制器系統的方法很多， 可以用標準邏輯器件、可編程序控制器PLC、單片機等方案來實現。 但是這些方法接線復雜，成本高，電氣類、信號類專業學生學習起來不僅要了解硬件使用，還需要掌握軟件編程，軟件開發周期長，難度大，另外一旦功能修改就會涉及硬件電路接線的修改，應用不方便。 使用虛擬儀器LabVIEW軟件開發出一套基于軟件的交通燈實驗控制系統來模擬交通燈的控制，即可實現無邏輯控制硬件的交通燈控制實驗系統，并能進行實驗模擬，使學生掌握交通燈的軟件控制方法。

1.1     labview簡介

LabVIEW是一種圖形化的編程語言，它廣泛地被工業界、學術界和研究實驗室所接受，是一個標準的數據采集和儀器控制軟件。 虛擬儀器是20世紀80年代興起的一項新技術，是現代儀器儀表發展的 重要方向，在建模仿真、設計規劃和教育訓練等方面都有應用。 LabVIEW具備各種編程平臺的通用功能，比方數據類型、事件處理、循環結構因此成為功能強大的圖形化編程工具，LabVIEW并不僅僅是一門編程語言。虛擬儀器（Virtual Instrument，簡稱 VI）， 每個 VI，均含一個用戶接口，這個接口叫前面板，通俗來說即與儀器面板對應的軟面板。還有一個后面板，也叫作程序框圖。VI的設計，包括前面板和程序框圖的設計。VI就是通過前面板和程序框圖的設計，使用圖形化的編程語言，編程實現軟件的程序功能。

1.2     labview特點

a.盡可能采用了通用的硬件，各種儀器的差異主要是軟件。

b.可充分發揮計算機的能力，有強大的數據處理功能，可以創造出功能更強的儀器。

c.用戶可以根據自己的需要定義和制造各種儀器。

2        交通燈程序的設計2.1     控制方案

十字路口交通信號紅綠燈通常為三種控制形式。第一種為傳統紅綠燈，即綠燈切換到紅燈之前，車輛由動到靜，用黃燈緩沖過度；紅燈切換到綠燈時，車輛由靜到動沒有緩沖過度；第二種是在傳統紅綠燈控制形式的基礎上增加綠燈閃爍功能，即在綠燈時段行將結束的最后3秒閃爍三次，其目的是提示綠燈時段行將結束，并保留黃燈緩沖過度；第三種是數顯紅綠燈，即倒計時數字顯示紅綠黃燈的時段。由于全過程有時間顯示，不要綠燈閃爍， 但可以保留黃燈閃爍。 文中采用第一種和第三種相結合的控制方式。

2.2     前面板的設計

文中所設計的十字路口控制模型由兩條東西方向的車道和南北方向的車道在交匯處設置。 在交匯處東西南北四個方向各設置一個交通信號燈，每個交通信號燈由紅、黃、綠三盞燈構成。打開LabVIEW軟件，新建一個VI，并命名為交通燈仿真，在前面板上右擊→布爾→圓形指示燈，一共需要 12個燈，東西南北四個方向各三個信號燈，右擊指示燈，打開屬性，在外觀里面設置燈亮和燈滅的顏色，燈亮的時候分別是紅、綠、黃三種顏色。 燈滅的時候不顯示。紅綠燈對交通的影響起著至關重要的作用，如何合理地設置紅綠燈時間是解決交叉路口交通問題的關鍵。 設置紅綠燈的時間，本次實驗設置的綠燈時間為27秒，并在東西南北每個布爾燈設置一個數值顯示控件，顯示時間倒計時，未運行該燈時數值顯示為0，添加一個停止按鈕對該程序的停止運行，前面板的設計如（圖2-1）所

示。

2.3     程序框圖的設計

LabVIEW中的循環結構主要通過while 和for循環實現。這兩種循環結構、語句、功能基本相同，但使用上會有些不同。for 循環須先進行循環次數的確定，循環一定次數后自動不進行循環;而while循環則不用確定循環次數，只需要確定退出循環的條件。本次設計中不能預先確定循環的次數，所以就用到了while 循環。while循環是LabVIEW最基本的結構之一，和C語言中的while循環和do while循環相類似。

2.3.1 時間信號的分段

添加一個時間計數器控件，編程—定時—時間計數器，此時時間計數器單位為ms,我們需要將轉換為s計數，所以在時間計數器后加入一個除函數，編程—數值—除，為除函數創建一個數值1000，并于時間計數器連接，創建一個商與余數函數，將得到的時間信號除以每個循環所用時間60s，取余數，得到的余數x的范圍為0<=x<=59，添加一個強制轉換控件。當0<=x<27條件滿足第一個條件結構，此刻南北方向綠燈亮，同時東西方向紅燈亮，當27<=x<30時綠燈熄滅，黃燈開始閃爍，此后東西方向與南北方向的燈交換。時間范圍見（圖2-2）所示。

圖2-2 時間分段

要時間分段強制轉換正確，我們就得先了解強制轉換控件的用法，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是否在上限和下限之間。它的圖標和作用如（圖2-3）所示。

2.3.2

條件結構的用法

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if then else語句。條件結構可以從結構子選板中創建，它
的圖標及功能如（圖2-4）所示。

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2020-12-8 22:44 上傳

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