1、 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 张莹莹 学 号 10029072 指导教师 孙春虎 职称 助教 论文字数 完成日期 :2014 年 月 日 巢湖学院 2014 届本科毕业论文（设计） 巢湖学院本 科毕业 论文 (设计 )诚信承诺书 本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文 (设计 )，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意
2、识到本声明的法律结果由本人承担。 本人签名： 日期： 年 月 日 巢湖学院本科毕业 论文 (设计 )使用授权说明 本人完全了解巢湖学院有关收集、保留和使用毕业论文 (设计 )的 规定，即：本科生在校期间进行毕业论文 (设计 )工作的知识产权单位属巢湖学院。学校根据需要，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许毕业论文 (设计 )被查阅和借阅；学校可以将毕业论文 (设计 )的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编毕业，并且本人电子文档和纸质论文的内容相一致。 保密的毕业论文 (设计 )在解密后遵守此规定。 本人签名： 日期： 年 月
3、 日 导师签名： 日期： 年 月 日 I 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 LabVIE
4、W 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 巢湖学院 2014 届本科毕业论文（设计） II A traffic light system has been designed based on labview Abstract A lot of methods, such as Programmable Logic Controller (PLC), sing
5、le 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
6、, 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 progra
7、mming 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
8、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, pavem
9、ent 目录 摘 要 . I Abstract . II 绪论 .1 一、课题研究背景和意义 .2 1.1 课程研究的背景 .2 1.2 课程研究的意义 .2 二、课题研究原理 .2 2.1 课题研究思路 .2 2.2 原理流程图 .3 三、交通灯系统的设计 .4 3.1 前面板的设计 .4 3.2 定时信号的产生 .5 3.3 时间信号的分段 .5 3.4 程序中所用的结构 .6 3.4.1 循环结构 .6 3.4.2 条件结构 .7 3.5 各段时间信号程序 .8 四、交通灯设计调试结果 . 11 4.1 运行状态 1 . 11 4.2 运行状态 2 .12 4.3 运行状态 3 .13
10、4.4 运行状态 4 .14 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） 1 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
11、 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
12、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
13、性能 ，而且成本低、具有良好的经济效益。 基于 LabVIEW 的交通灯系统设计 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
14、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
15、绿和东西红 （ 30 秒）。 （ 4）北黄灯和东红灯，南北绿和东西红 （ 05 秒）； 巢湖学院 2014 届本科毕业论文（设计） 3 2.2 原理流程图 Y 65=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=x355 5 北红，东黄 南北红， 东西绿， 灯亮 N Y X,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 N 基于 LabVIEW 的交通灯系统设计 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
16、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
17、，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 巢湖学院 2014 届本科毕业论文（设计） 5 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
18、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
