labview课程设计.docx

河 南 工 学 院

学 生 课 程 设 计

实验课程名称 LabVIEW虚拟仪器程序设计及应用

实验项目名称 交通灯控制系统

系、部 计 科 系 年级 14 专业班级 计应用142班

学 生 姓 名 惠海朋 学 号 141010226

实 验 时 间 2016.01.05

总 成 绩

教师签名
张亚华
目录
1.设计任务和性能指标 1
1.1设计任务 1
2.设计方案 1
2.1任务分析 1
2.2方案设计 1
3.系统整体设计 1
3.1前面板设计 1
3.2程序框图设计 2
4.系统详细设计 2
4.1前面板 2
4.1.1红绿灯及倒计时显示 2
4.1.2控制器 4
4.1.3手动调节 5
4.2程序框图设计 7
4.2.1自动控制模块 7
4.2.2手动控制模块 9
4.2.3数码管显示模块 11
5.系统测试及仿真 11
6.心得体会 14
7.参考文献 14
附录 14

1. 设计任务和性能指标
1.1设计任务
设计一个VI程序，满足一下要求：
1. 东西、南北两个方向各设一组红绿灯及计时数码管。
2. 两方向绿灯时间均为20~60秒可调。
3. 绿灯转红灯之间亮黄灯3秒，绿灯转黄灯前闪烁3秒。
4. 红、黄、绿灯时间倒计时显示。
5. 另加控制器，设置红、黄、绿灯及倒计时显示。
6. 控制器加手动功能。
2.设计方案
2.1任务分析
设计出一个前面板显示交通灯的界面以及数字倒计时的显示，在控制器上面可以对自动和手动进行转换操作，通过while循环来实现对红绿灯的切换和灯亮时间的控制，用计时器来设置闪烁。
2.2方案设计
采用簇、LED灯、数码管显示程序以及输入和显示控件组成整个系统的总体设计控件，整体放在一个while循环之中以维持系统的不间断运行，用簇来实现对数码管、控制器、手动调节的封装，使之更加简洁，使用起来更方便；用条件结构实现手动和自动控制的切换，在自动控制中，采用平铺时顺序结构来进行两个方向的红绿灯的控制和显示；用定时器来实现红绿灯的闪烁以及灯亮的时间的控制，通过调用数码管显示子程序来完成数码管上特定数字的显示；在手动控制中，采用条件结构来将东西方向的红绿灯和南北方向的红绿灯的控制分开来分别执行；数码管显示程序由八个LED灯和一个特定编码的数组组成，通过一个索引来显示特定的数字。
3.系统整体设计
3.1前面板设计
前面板由三部分组成，分别是红绿灯和倒计时显示、控制器和手动调节，其中红绿灯和倒计时显示分别显示南北方向和东西方向的红绿灯和倒计时；控制器则显示南北方向和东西方向的红绿灯以及倒计时时间；手动调节由南北向和东西向两个时间调节旋钮和手/自动以及南北/东西绿两个开关手柄组成，时间调节旋钮用于控制倒计时等待的时间；手/自动开关用于切换手动和自动运行，南北/东西绿用于在手动控制的情况下的绿灯之间的切换。
3.2程序框图设计
程序框图由三大部分组成，分别是自动控制模块、手动控制模块以及数码管显示模块三部分组成。自动控制模块也是本系统的重点模块，用于正常的显示红绿灯的亮灭以及倒计时显示和时间控制；手动控制模块属于处理交通事故时临时进行切换为手动控制红绿灯的亮灭，手动控制模块又分为了两部分，一部分用于控制南北方向的绿灯亮灭，另一部分用于控制东西方向的绿灯的亮灭；数码管显示模块由八个LED灯组成一个特定的簇，再由一个特定编码的数组和一个显示数字的索引输入控件组成。
4.系统详细设计
4.1前面板
4.1.1红绿灯及倒计时显示
红绿灯由三个LED灯组成，分别对其颜色进行设置，最上面的为红色，第二个为黄色，第三个为绿色，如图4-1，在程序面板的部分连接线路图如图4-2，倒计时显示由两个八段数码管组成的簇组成，对数字的显示由数码管显示程序提供，界面如图4-3，在程序面板的调用如图4-4

图4-1

图4-2

图4-3

图4-4
4.1.2控制器
控制器是由两组红绿灯、两个数值显示控件组成的一个簇，设计的较为简单，前面板如图4-5，在程序面板的调用如图4-6
图4-5

图4-6
4.1.3手动调节
手动调节部分由两部分组成，在前面板仅有两个旋钮构成，如图4-7，在程序面板部分由南北方向绿灯控制和东西方向绿灯控制组成，如图4-8、4-9

图4-7

图4-8

图4-9
4.2程序框图设计
4.2.1自动控制模块
自动控制由十一块顺序平铺式结构组成，如图4-10、4-11、4-12，首先是对手动旋钮的初始化，将初始值设置为20秒，然后是对两个方向的红绿灯进行设置，南北方向设置为绿灯，东西方向设置为红灯，其他灯均为灭的状态；通过一个for循环结构，将数码管显示以及灯亮灭的时间进行设置，数码管显示调用的是数码管显示子程序，再与做好的八段数码管簇进行连接，从而达到显示数字的目的；再用for循环结构来设置绿灯亮闪烁的时间，再将时间在数码管上显示，后面的一次类推，直到完成所有的控制设置功能。

图4-10

图4-11

图4-12
4.2.2手动控制模块
手动控制模块由两大部组成，分别是南北方向的绿灯控制模块和东西方向的绿灯控制模块，如图4-13、4-14，在南北方向为绿灯时同时将东西方向的红灯也点亮，从而达到一个方向是绿灯另一个方向是红灯的效果，同理东西方向也是将一个方向设置为绿灯另一个方向设置为红灯。

图4-13

图4-14
4.2.3数码管显示模块
数码管显示模块由两部分组成，一是数码管取个位数值和十位数值，二是数码管译码程序，如图4-15是取值程序框图，4-16是译码程序框图。

图4-15

图4-16
5.系统测试及仿真
打开系统前置面板点击运行，自动运行并且绿灯亮的时间为30秒的结果如图5-1，手动运行并且设置为东西方向绿灯亮的结果如图5-2，手动运行并且设置为南北方向绿灯亮的结果如图5-3，黄灯闪烁3秒的结果如图5-4，绿灯闪烁3秒的结果如图5-5。

图5-1

图5-2

图5-3

图5-4

图5-5
6.心得体会
通过本次的课程设计，在复习了之前学的理论知识的同时也使得我对原来所学的知识又有了新的理解，加深了自己的理解，同时也是一次很好的把理论知识转化为实践的机会。这次课程设计不仅加强了我动手、思考和解决问题的能力，还提高了综合运用所学知识的能力，增强了根据课程需要选学参考资料，查阅手册、图表和文献资料的自学能力。
最后，我认识到做任何事都应该态度要端正，作风要严谨。对数字电路来说，逻辑性非常强，每一个环节都要弄得清清楚楚，有一点漏洞，结果都不可能出来。
7. 参考文献
[1]LabVIEW虚拟仪器程序设计及应用 人民邮电出版社 孙秋野、吴成东、黄博楠编著
[2]LabVIEW8.20程序从入门到精通 清华大学出版社 陈锡辉、张银鸿编著
[3]LabVIEW高级程序设计 清华大学出版社 杨乐平、李海涛、赵勇、杨磊、安雪滢编著
[4]LabVIEW8.2基础教程 中国铁道出版社 赵晨光、魏丽、郭涛、雷震山编著
[5]LabVIEW入门与提高范例教程 中国铁道出版社 申焱华、王汝杰、雷震山编著
附录
前面板设计图：

程序框图设计图：