.PAGE.虛擬儀器課程設(shè)計報告學(xué)年：2011-2102〔下任課教師：湯占軍學(xué)號：200910401352__李德成班級：自動化093專業(yè)：自動化系：自動化學(xué)院：信息工程與自動化學(xué)院20XX6月12Labview交通燈綜合設(shè)計報告前言虛擬儀器〔VirtualInstrumention是基于計算機(jī)的儀器。計算機(jī)和儀器的密切結(jié)合是目前儀器發(fā)展的一個重要方向。粗略地說這種結(jié)合有兩種方式,一種是將計算機(jī)裝入儀器,其典型的例子就是所謂智能化的儀器。隨著計算機(jī)功能的日益強(qiáng)大以及其體積的日趨縮小,這類儀器功能也越來越強(qiáng)大,目前已經(jīng)出現(xiàn)含嵌入式系統(tǒng)的儀器。另一種方式是將儀器裝入計算機(jī)。以通用的計算機(jī)硬件及操作系統(tǒng)為依托,實(shí)現(xiàn)各種儀器功能。虛擬儀器主要是指這種方式。虛擬儀器的主要特點(diǎn)有：1、盡可能采用了通用的硬件,各種儀器的差異主要是軟件。2、可充分發(fā)揮計算機(jī)的能力,有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能,可以創(chuàng)造出功能更強(qiáng)的儀器。3、用戶可以根據(jù)自己的需要定義和制造各種儀器。LabVIEW是一種程序開發(fā)環(huán)境,由NI公司研制開發(fā)的,類似于C和BASIC開發(fā)環(huán)境,但是LabVIEW與其他計算機(jī)語言的顯著區(qū)別是：其他計算機(jī)語言都是采用基于文本的語言產(chǎn)生代碼,而LabVIEW使用的是圖形化編輯語言G編寫程序,產(chǎn)生的程序是框圖的形式。LabVIEW提供很多外觀與傳統(tǒng)儀器〔如示波器、萬用表類似的控件,可用來方便地創(chuàng)建用戶界面。用戶界面在LabVIEW中被稱為前面板。使用圖標(biāo)和連線,可以通過編程對前面板上的對象進(jìn)行控制。這就是圖形化源代碼,又稱G代碼。LabVIEW的圖形化源代碼在某種程度上類似于流程圖,因此又被稱作程序框圖代碼。為了便于使用,LabVIEW還集成了大量的函數(shù)庫以及子程序來幫助完成絕大多數(shù)的編程任務(wù)。在使用這些子函數(shù)的時候,可以忘掉傳統(tǒng)編程語言中的令人頭痛的指針操作、內(nèi)存分配等編程問題。除此之外,LabVIEW還包含了針對應(yīng)用的數(shù)據(jù)采集〔DAQ、GPIB、串口、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)存儲以及Internet網(wǎng)絡(luò)通信的函數(shù)庫。本次課程設(shè)計在掌握了LabVIEW基本構(gòu)建知識及相關(guān)控件知識運(yùn)用的基礎(chǔ)上,完成對向前向右交通信號燈的設(shè)計。設(shè)計功能本次課程綜合設(shè)計實(shí)現(xiàn)的功能是實(shí)現(xiàn)了一個十字路口的交通燈設(shè)計,這個交通信號燈系統(tǒng)能為向前和向右兩個方向行駛的車輛指示能否通行。這個交通路口每一個方向上的紅綠黃燈按綠—黃—紅的順序循環(huán),每個循環(huán)的時間為70s,其中通行〔綠燈的時間為30s,等待通行〔黃燈的時間為5s,禁止通行〔紅燈的時間為35s。在運(yùn)行程序前可以預(yù)先設(shè)置好交通燈自行運(yùn)轉(zhuǎn)次數(shù),運(yùn)行后,已運(yùn)轉(zhuǎn)次數(shù)和已設(shè)置運(yùn)行次數(shù)會在前面板上顯示。當(dāng)已運(yùn)轉(zhuǎn)次數(shù)達(dá)到設(shè)置的次數(shù)事,程序終止。若想提前結(jié)束本次循環(huán),可以點(diǎn)擊重新運(yùn)轉(zhuǎn)按鈕。設(shè)計步驟〔一、總體設(shè)計思想分析交通燈系統(tǒng)向前、向右各三盞紅、黃、綠燈,交通燈的亮滅規(guī)律為：初始態(tài)：全滅,運(yùn)行后；次態(tài)1：前方黃燈亮,右方紅燈亮,交通燈投入運(yùn)行,前方與右方均開始倒計時,時間為5秒；次態(tài)2：前方紅燈亮,前倒計時開始35秒,右方綠燈亮,右倒計時開始30秒；次態(tài)3：前方紅燈亮,右方黃燈亮,倒計時均為5秒；次態(tài)4：前方綠燈亮,前方倒計時30秒,右方紅燈亮,右方倒計時35秒如此一個周期設(shè)計分析完成?！捕?、關(guān)于時間的設(shè)計計時的實(shí)現(xiàn)首先,由上面分析可知,交通燈毎工作一個周期的時間為70秒。在這個設(shè)計中計時是用一個"編程-定時"中的"獲取時間/日期"的控件及"等待時間"控件來實(shí)現(xiàn)的?？丶D標(biāo)如圖：計時以秒為單位,每完成一個循環(huán)后又從零開始計時。2.各個狀態(tài)時間段的劃定這里t的區(qū)間判定用大于等于控件及小于控件再加上邏輯控件與的組合來完成：然后將結(jié)果送入"條件結(jié)構(gòu)"中執(zhí)行相關(guān)程序的內(nèi)容。3.各種時間段或者說各種狀態(tài)下倒計時的實(shí)現(xiàn)由分析可知計時從0-70,為了敘述方便,下面用t表示已計時的時間t1表示前方時間顯示的數(shù)值、t2表示右方時間顯示的數(shù)值,即滿足條件,以此條件與停止按鈕的或來判斷是否需要結(jié)束While循環(huán)。下面對各個時間段狀態(tài)的倒計時設(shè)計進(jìn)行分析：這里初始態(tài)即燈全滅的分析略。次態(tài)1：因開始紅黃燈倒計時均為5秒,故t1=5-tt2=5-t后面板編程實(shí)現(xiàn)如下圖：次態(tài)2：此時前方紅燈亮,倒計時從35秒開始；右方綠燈亮,倒計時從30秒開始。故t1=40-tt2=35-t程序框圖與次態(tài)1類似。次態(tài)3：此時前方紅燈亮,倒計時從5秒開始；右方黃燈亮,倒計時從5秒開始。有t1=40-tt2=40-t程序框圖與次態(tài)1類似。次態(tài)4：此時前方綠燈亮,倒計時從30秒；右方紅燈亮倒計時從35秒開始。有t1=70-tt2=75-t程序框圖與次態(tài)1類似。各狀態(tài)時間顯示的整合由于各個狀態(tài)下倒計時時間的輸出均為一個整數(shù),所以這里可以通過一個符合運(yùn)算控件來對各個時間段輸出的時間進(jìn)行復(fù)合加運(yùn)算,最終連接到顯示控件上,如圖：、關(guān)于燈亮滅的控制設(shè)計燈亮滅的控制是根據(jù)各個狀態(tài)下需要亮的燈,然后采用邏輯或運(yùn)算將他們練到相應(yīng)布爾顯示燈上即可。其中若某個燈只在其中一個狀態(tài)中亮,則可以將那個時間段的判定結(jié)果直接連到布爾燈的輸入端中。如圖：〔四、循環(huán)運(yùn)行的設(shè)計While循環(huán)程序中的while循環(huán)用來實(shí)現(xiàn)計時的循環(huán)控制For循環(huán)For循環(huán)用來設(shè)置能自動運(yùn)行的次數(shù)總體如圖：、前面板的設(shè)計如圖：四、設(shè)計結(jié)果第一次設(shè)計結(jié)果如下：前面板：為了美化全面板的目的,對前面板做了些調(diào)整：在這里加入了"列表框"作為道路的模型,又對相關(guān)控件的名稱做了些修改,修改結(jié)果如下：進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計,考慮到演示實(shí)驗(yàn)的演示時間問題,將程序稍加改動,使時間的變化加快,加入一個輸入控件,做復(fù)合運(yùn)算,以縮小演示時間。程序改動的結(jié)果如下：為了讓前面板更美觀,刪除"列表框"的道路模型,插入一張圖片,調(diào)整界面如圖：由于刪除了原先的"列表框"道路模型,所以總體程序面板如下圖：五、設(shè)計總結(jié)通過本次LabVIEW課程的設(shè)計,經(jīng)過努力所得的結(jié)果,我感很不錯。由于平時大家都是學(xué)習(xí)理論知識,沒有過實(shí)際運(yùn)用LabVIEW開發(fā)設(shè)計具有特定功能系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn),對于軟件中有的控件知識不是很了解,甚至對于很多控件不知道實(shí)現(xiàn)什么功能,或者不知道如何去運(yùn)用它。雖然上課的時候講過很多關(guān)于LabVIEW的應(yīng)用,但還是對它不是很熟悉。但通過計算機(jī)對LabVIEW進(jìn)行了幾天的摸索學(xué)習(xí),通過各種相關(guān)資料的查閱,我終于把交通燈控制系統(tǒng)課程設(shè)計做好了,并發(fā)現(xiàn)了LabVIEW的強(qiáng)大功能。通過這次課程設(shè)計我基本學(xué)會了虛擬儀器設(shè)計的步聚和基本方法,提高了動手能力,增強(qiáng)了理論聯(lián)系實(shí)際的能力。通過這次設(shè)計實(shí)踐。我總結(jié)了使用LabVIEW編程的兩個要點(diǎn)。第一,熟悉每個控件的用途、使用方法和在軟件中的位置。LabVIEW有這么多控件,有這么單元,如果我們不知道每個單元是用來干什么的,那就根本談不上應(yīng)用它們了,只有在知道這個空間是做什么用的,我們才會去使用它。知道需要用到某個單元,但是不知道怎么使用,怎么連線,這也是很讓人郁悶的事,所以我們得熟悉一些基本單元的用法。要想很快地做成一個虛擬儀器,就得熟悉每個單元所在的位置,以免在使用過程中找半天找不到它在哪個菜單中。第二,對于虛擬儀器設(shè)計來說,因果朔源的設(shè)計方法是一種比較好的設(shè)計方法,知道要做什么,知道需要哪些單元,我們就添加那些單元,按需求增添元件。課程設(shè)計的過程中,我遇到了不少的問題,比如在選擇課程設(shè)計題目時,我也嘗試過虛擬示波器的設(shè)計,但由于對示波器相關(guān)原理知識的不了解,最后沒有實(shí)現(xiàn)具體的功能,雖然沒有結(jié)果,但我還是學(xué)習(xí)到