基于LABVIEW的交通灯控制系统研究与设计 计算机专业.doc

基于LABVIEW的交通灯控制系统研究与设计 Research and design of traffic light control system based on LABVIEW 摘 要 利用Labview在现代社会发展的广泛应用，基于软件编程程序以及仿真相对简单，维修与维护比较方便，也有良好的人机控制作用，才利用LabVIEW的简单的编程语言来实现了十字路口交通灯的道路通行，而且虚拟仪器也是现代社会软件发展的重要软件之一，所以我们用labview软件来实现十字路口交通灯的运行。在本论文中，我们用红，绿，黄三种不同颜色的交通灯实现交通运行车辆的指挥,指挥行人的交通灯颜色由红、绿两种颜色的交通灯，并用倒数时间秒数的形式来实现十字路口车辆和行人的安全通行。 关键词：红，黄，绿三种不同颜色的交通信号灯灯;LabVIEW;研究 Abstract Using Labview is widely used in the development of modern society, based on the software programming procedures and simulation is relatively simple, repair and maintenance more convenient, also has the good man-machine control function, only the simple programming language Labview is used to realize the intersection traffic lights road passage, and virtual instrument is also one of the important software of software development in modern society, so we use Labview software to realize the operation of the intersection traffic lights. In this paper, the traffic lights of red, green and yellow are used to realize the command of traffic vehicles, and the traffic lights of pedestrians are instructed by the traffic lights of red and green, which are displayed in the form of countdown. Used to indicate the safe operation of vehicles and pedestrians at intersections. Key Words：traffic;labview;research 目 录 第一章 绪论 1 1.1LABVIEW的发展 1 1.2 本论文研究的意义 2 第二章 虚拟仪器的介绍 3 2.1虚拟仪器的概念 3 2.1虚拟仪器的组成原理 4 第三章 研究原理和意义 5 3.1研究的意义 5 3.2研究的主要思路 5 3.3逻辑流程图 6 第四章 交通灯系统的设计 7 4.1前面板的设计 7 4.2定时信号的产生 8 4.3循环结构 8 4.4条件结构 9 4.5各段时间信号 9 4.6交通灯的运行状态 14 结论 16 参考文献 16 致 谢 16 17 第一章 绪论 1.1LABVIEW的发展 在多种类型的基础学科同计算机技术有机结合的基础上，进而发展出了现代仪器仪表技术，并且伴随着时代的发展，开发、计算机、网络科技以及电子信息和软件技术不断发展壮大,丢弃了原有的检测的方法、检测试领域的方法，出现了新的测试方法和基本的概述 ,特别是在电子测量仪器的使用方面产生了前所未有的变化。这样的环境下,在1986年的时候，美国的国家仪器公司，第一次提出了虚拟仪器的概念，此项概念的提出，使得电子测量仪器无论是其功能上，还是在作用上，都产生了质的变化，也正是在该大背景下，虚拟仪器开始逐渐的发展起来，前后大约经过了三个发展的部分：第一部分是早期的虚拟仪器，建立起了通用接口总线的标准。是计算机通过两种不同的总线连接起来的，用来完成检查和测试电子仪器的通信,在检测的仪器里获取了数据，同时使用了各种类型的分析函数数据的软件和工件，进一步推动了数据在分析处理以及显示上的发展。第二个部分是开放式仪器。当微处理器和DSP性能和技术支持方面有了很大的进步，在实现时开始借助较为达标和完整的插入式数据处理卡，但是后来数据卡的使用也越来越方便，改成了插上就能用的数据卡,早期的测量仪器被取代，数据采集的任务在完成时更加的便捷。第三个部分: 20世纪九十年代虚拟仪器框架得到了广泛认同和采同,虚拟仪器在软.硬件方面取得了不断的进步，也突破原有的虚拟仪器。面向基础的对象的虚拟仪器开发软件对象渐渐的成为了标准的虚拟仪器开发平台,主流内容开始转变成了图形化编程，其中十分典型的代表就是NI公司的LabView7.1。在1997年的时候，NI公司又推出了具有系统时钟、同步触发总线功能的PXI总线，PCI和VXI总线的共同优势得到了集中。到了这一发展的阶段，对于虚拟仪器的软件框架，人们开始有了新的认知，认为想要实现仪器在控制系统上的自动化，想要进行数据采集，该部分是其中的关键。到目前为止，此项技术在国外有着较快的发展速度，在二十世纪的七十年代就出现了GPIB，随后是八十年代的VXI，再到九十年代的PCI总线，逐渐发展成为了主流产品，一直到1997年，NI公司推出了PXI测平台,现阶段处于多平台共存的状态。以NI公司为代表的一批厂商已经在市场上推出了商品化的仪器产品，这类产品都是在虚拟器技术的基础上开发设计出来的。在美国，其虚拟仪器系统和图形编程语言,对于理工科的学生来说，已经变成了一门必修的课程。 这些年来，全世界的虚拟仪器公司都开发出了多种类型的平台APP，因此用户可以借助这部分APP去组建出属于自己的虚拟仪器或者是软件的测试系统，同时把虚拟仪器的测试软件给编写以及绘制出来。其中最早被发明出来，同时也是最负盛名的开发软件，是美国NI公司的LabVIEW以及LabWindows/CVI开发软件。属于把G语言作为基础的一种开发环境。LabVIEW的图形化虚拟仪器开发环境具有革命化，对于业界来说，都是在测量、测试以及系统控制尚的先锋开发工具，用户可以基于计算机的资源构建虚拟仪器，以此来代替实际的仪器完成测试以及测量任务是该软件的主要特点。 在我国经济快速增长、科技快速发展、高校扩招的现状下，虚拟仪器在国内的需求越来越高。然而目前，国外企业依然占据着中国虚拟仪器市场中绝大部分的市场份额。我国进入“２１１工程”的１００所高等院校有７０多所选用了国外公司的产品。好在目前的国内企业在积极研发，努力抢占市场份额。目前国内测试测量厂商代表RIGOL（北京普源精电科技有限公司）占据了虚拟仪器国产产品市场的大部分比重。RIGOL公司一直坚持自主创新，因此经过研发后生产出了15个系列，以及十多种产品，在广播电视、生产制造、科研教学等领域均有着广泛的应用，在国内，该公司设置了多个办事处；而到了国际市场，该公司所生产的产品已经销往到了全球的60多个国家地区。而目前我国由于仪器仪表行业对于产品的需求增大，因此也推动了虚拟仪器行业的发展，尤其是借助计算机加数模转换和软件的应用，从而把传统仪器中的示波器、频谱分析仪等予以实现，国外企业对于市场的垄断局面被打破，使得我国国内的仪器行业获得了极大的发展，走向了繁荣。此外，作为虚拟仪器的载体，个人电脑这几年在国内也在飞速的发展着，为虚拟仪器在我国的普及奠定了良好的基础。 1.2 本论文研究的意义 随着交通事业的不断发展，交通事业给人们的生活和工作带来了无限的便利的同时，交通事故也在不断的发生，所以道路交通的安全问题也一直备受关注，十字路口更是发生频繁交通事故的地点，但是这些交通事故都是难以避免的，道路交通事故的发生虽然难以回避，却不是不可预防的。所以十字路口交通灯的安装与实时监控尤为重要，以保证十字路口的人车的安全通行。因此，如何利用先进的技术来改善交通十字路口行人和车辆的安全尤为重要。 第二章 虚拟仪器的介绍 2.1虚拟仪器的概念 计算机平台用户，实质上就是虚拟仪器概念，必要数据采集硬件支持下，再把测试任务结合起来，进行软件设计从而实现传统仪器的功能，并且还可以在此基础上进行拓展。传统的台式仪器，输入和输出接口，以及操作的面板全部都是固定的，结构呈现封闭性，厂家对其功能进行定义。每一种仪器所实现的测量功能都只能有一种，且是特定的存在，同时将其提供给用户。厂家进行定义，用户不具备改变权限的传统仪器模式，随着虚拟仪器的出现而被打破，因此用户能够结合自身的需求去设计特定的仪器系统，并且还具备对于系统或软件进行修改的能力，从而真正的实现了“软件就是仪器”这个新兴的概念。 虚拟仪器（Virtual instrumentation）技术利用较高性能的硬件性能高性能的在加上具有较高性能和灵活性的电子软件，以至于来完成各种各样的检测，测试和自动化的应用。具有较高性能和灵活性的电子软件能创建出可以由人为控制的界面，全面的采集系统可以由模块化的硬件来为实现，具有较高性能和灵活性的电子软件和模块化的硬件的完美结合能实现同步和定时应用的同时运行。高效的软件、模块化I/O硬件和用于集成的软硬件平台，只有这三个最重要的部分集成组合之后，虚拟仪器技术性能高、扩展性强、编程较快，以及具有较好集成性能的优势，才能够得到充分的发挥。LabVIEW实验室虚拟仪器工程平台（LabVIEW laboratory virtual instrument engineering platform）是由美国国家仪器公司杰夫·考度斯基（Jeff Kodosky）所开发的图形化程序编译平台，最早此程序是由苹果电脑发出来的果。早期的LabVIEW是人们为了完成自动化的控制而编写出来的软件，渐渐的发展到现在已经成为了一种较为完善的编程语言。现代的编程语言和原始的编程语言有很大的区别，主要的区别在于现代的虚拟仪器的程序的流程采用的是数据流的概念，打破了原有的思维模式，这样的话，编写程序的人员会在同一时间完成程序的编写和流程图的结构框架。 LabVIEW为了突破传统的程序，第一个引了虚拟仪表的概念，使用者可以通过对计算机进行控制，这样才可以更加方便的去控制想要开发的仪器。目前可支持Windows，UNIX，Linux，Mac OS等操作系统。在LabVIEW有特别图形性开发程序，这些特殊的程序的开发接口一般都是比较简单的，让人一看就能理解程序的意思。大大的减少了人们编写程序原行的时间和速度，而且为后期的维护发面的工作也带来很多便利。系统的开发进度因为有很好的开发接口，使用起来比较方便的原因，而且这个软件的使用率也大大的提高了，得到了研究人员的一直好评，发展到现在，这个程序被广泛的被应用于工业自动化的生产上。LabVIEW会自己同时运行多线的程序，这一优点更是受到了程序设计者的喜爱。除了这个优点以外LabVIEW的通信的接口方面支持很多的形式，比如：GPIB-USB，HP-IB等串列端口，并发端口，IrDA，TCP，UDP，Bluetooth，.NET，ActiveX，SMTP...等接口。 最近这几年 LabVIEW 不但能在 PC 上面写程序，还支持即时系统和可编程逻辑门数组的运行。这个程序的使用者能通过LabVIEW 设计想要的开发环境、编译程序后下载至微处理器，最后可以实现能互不干扰的运行的功能。（但