基于LabVIEW的交通灯设计

章杰

摘要：LabVIEW作为最流行的虚拟仪器开发平台，数据采集、图像处理与分析是其特点，本文以交通灯的分析与处理为例，构建一个基于LabVIEW的交通灯模拟系统。

关键词：LabVIEW 交通灯 人行道

1 概述

实现十字路口信号灯控制系统有许多途径，譬如说，编程控制器、单片机、标准逻辑器件等均可达到这种目的。随着计算机技术的日新月异，在数据的收集、自动测试和仪器控制等方面，虚拟仪器技术起了十分重要的作用，成功推动了测试系统和测量控制的设计方法与实现技术的发展，使得理论与实际得到了完美的结合。于是LabVIEW的智能交通灯控制系统诞生了，这个系统使得红、黄、绿3种颜色的灯能够交替点亮，用来提示指挥车辆和行人通行，使交通灯工作状态得到了监控。虚拟仪器是在计算机的基础上发明的仪器。计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个里程碑。其中一种结合方式是仪器内植入计算机，举一个例子就是所谓的智能化仪器。如今计算机功能越来越强大，不过其体积却变得越来越小，智能仪器的功能也日益强大，目前已经出现含嵌入式系统的仪器。另一种方式是计算机内植入仪器。以通用的计算机硬件及操作系统为基础，使得各种仪器功能得以实现。

2 设计方案的实现

2.1 前面板设计 前面板是VI的用户界面。创建VI时，通常应先设计前面板，然后在前面板上创建输入/输出任务。本设计中前面板比较简单，只需要用两盏灯、1个LED逻辑和等待时间、一个停止按键即可。其中的两盏灯红、绿各一盏，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，改变其颜色，分别设置为红绿，将两个指示灯拖到前面板上，做出一个合适的指示灯。依同样的步骤可以做好另外一个，再用框将这组灯框起来，做成一个交通灯。在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。在前面板合适的位置放置一个开关按钮控制循环的停止。这样交通灯系统的前面板就做好了。（见图1）

2.2 程序框图 首先，交通灯每工作一个周期的时间为90秒。在这个设计中计时是用一个“编程-定时”中的“时间计数器”的控件。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，再把取得的商除以90，取得的余数作为一个循环周期。控件图标如图2。

2.3 程序结果

对同一路口灯亮顺序的控制，红绿灯的亮灯顺序是固定的，即假设初始状态为红灯接下来是绿灯。在LabVIEW平台下，由于顺序框架比较灵活，在编辑状态时，改变条件顺序结构各框架的顺序显得十分简便。综上所述，该模块是依靠顺序结构使得信号灯交替点亮。这次设计的十字路口交通灯有以下几种运行状态：

运行状态一：北右灯和东左灯为绿灯。所有人行横道为红灯（30）秒（如图3）；

运行状态二：北直灯和东右为绿灯，南北的人行横道为绿灯（30秒）（如图4）；

运行状态三：北左灯和东直为绿灯，东西的人行横道为绿灯（30秒）（如图5）。

3 结束语

通过这次设计，可以归纳出使用LabVIEW的一些要点。第一点比较基础，就是要了解每个控件的作用、怎么使用以及它们在软件中具体的位置。LabVIEW的控件这么多，单元这么多，在不知道每个单元的用途的前提下，根本无法正确地使用它们，只有掌握了各个控件的正确用途，我们才能充分发挥它的作用并准确使用它。第二，LabVIEW可以将各种实体仪器全部在电脑上虚拟化，只要我们清楚本次设计的目的是做什么，就可以快速找出需要的控件和单元。这样一来，既能正确地添加所需要的单元，又不会显得复杂累赘。

参考文献：

[1]黄松岭.虚拟仪器设计基础教程[M].清华大学出版社，2008.

[2]马小青，侯亚玲.基于LabVIEW的频移键控调制解调系统仿真设计[J].价值工程，2012（31）.

[3]莫娇，陈如清，郑倩云，张伟.基于LabVIEW的双通道虚拟示波器设计[J].价值工程，2013（01）.