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1、(2012/2013学年其次学期)课程名称：虚拟仪器技术题目：十字交通灯专业班级:自动化1002学生姓名：王降帅薛腐陈康学号：1()04102(05,27,14(考核成果：2013年5月如日第1章绪论虚拟仪器(virtualinstrumention)是基于计算机的仪器.计算机和仪器的亲密结合是目前仪器发展的一个重要方向,运用虚拟仪器用户可以通过操作显示屏上的“虚拟”按钮或面板，完成对被测量的采集、分析、推断、调整和存储等功能。1.abVlEW是一种程序开发环境，由美国国家仪器(NI)公司研制开发的，类似于C和BASlC开发环境，但是1.abVIEW与其他计算机语言的显著区分是：其他计算机语言
2、都是采纳基于文本的语言产生代码，而1.abVIEW运用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。与C和BASIC一样，1.abVlEW也是通用的编程系统，有一个完成任何编程任务的浩大函数库JabVIEW的函数库包括数据采集、GPIB、串口限制、数据分析、数据显示及数据存储，等等。1.abVIEW也有传统的程序调试工具，如设置断点、以动画方式显示数据及其子程序(子Vl)的结果、单步执行等等，便于程序的调试。虚拟仪器(virtualinstrumention)是基于计算机的仪器。计算机和仪器的亲密结合是目前仪器发展的一个重要方向。粗略地说这种结合有两种方式，一种是将计算机装入仪器，其典
3、型的例子就是所谓智能化的仪器。随者计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小，这类仪器功能也越来越强大，Fl前已经出现含嵌入式系统的仪器。另种方式是将仪器装入计算机。以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。虚拟仪器主要是指这种方式。卜.面的框图反映了常见的虚拟仪器方案。虚拟仪器的主要特点仃:尽可能采纳了通用的硬件，各种仪涔的差异主要是软件。可充分发挥计算机的实力，有强大的数据处理功能，可以创建出功能更强的仪器。用户可以依据自己的须要定义和制造各种仪器。虚拟仪器事实上是个依据仪器需求组织的数据采集系统。虚拟仪器的探讨中涉及的基础理论主要有计算机数据采集和数字信号处理。目前在这一领域内
4、，运用较为广泛的计算机语言是美国Nl公司的1.abVlE九虚拟仪器的起源可以追溯到20世纪70年头，那时计算机测控系统在国防、航天等领域已经有了相当的发展。PC机出现以后，仪器级的计算机化成为可能,甚至在Microsoft公司的Windows诞生之前，NI公司已经在MUCinIOSh计算机上推出了1.abVIEW2.0以前的版本。对虚拟仪器和1.abYIEW长期、系统、有效的探讨开发使得该公司成为业界公认的权或.目前1.abVIEW的最新版本为1.abVlEW2009.1.abVIEW2009为多线程功能添加了更多特性，这种特性在1998年的版本5中被初次引入。运用1.abYlEW软件，用户可
5、以借助于它供应的软件环境，该环境由于其数据流编程特性、1.abVIEWReal-TimeX具对嵌入式平台开发的多核支持，以及自上而卜的为多核而设计的软件层次，是进行并行编程的首选。利用1.abVIEW,可产生独立运行的可执行文件，它是一个真正的32位编译器。像很多重要的软件样，1.abVIEW供应了Windows、UNIX,1.inux,MaCintOSh的多种版本。它主要的便利就是，一个硬件的状况卜.，可以通过变更软件，就可以实现不同的仪器仪表的功能，特别便利，是相当于软件即硬件。鉴于1.abVIEW有诸多优点，这次我们将应用1.abWEW来完成个十字路口交通灯系统的设计。前面板是W的用户界
6、面。创建Vl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.本课程设计须要用十二盏灯、四个时间显示器、一个停止按键.其中的十二盏灯，红、黄、绿各四盏，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，变更指示灯的大小，做出个合适的指示灯，依同样的步骤可以做好另外十个.将十二个灯均分四组，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。在前面板合适的位置放置一个开关按钮，限制循环的停止。这样交通灯系统的前面板就做好了。面板设计如图3T图3-1交通灯前面板示意图3.2定时信号
7、的产生判定厄国并强制睛换InRangeandCoerce上限;己空钞赵()XJ1.33I.谴内？下限一隹三上限电下限.确定X是否在指定的范国内,还可透隆将脸密特换到猎走后四之内.该。数只在比较元素侬下迸行电叫电知所g入耽时间凉识三.SSSJSSffTWi三.该a数可改受比软模式.图3-5判定范胭并强制转换控件3.3各组时间信号的动作条件结构是1.abVIEW最基本的结构之一，条件结构类似于文本编程语言中的SWitCh语句或者ifthenelse语句。条件结构可以从【结构】了选板中创建，它的图标及功能如图3-6所示。条付结构CaseStructure包括T或多个子程序电图.或分支,结付执行时,仅
8、有程序联图或分支在执行.连搔钮及器盘法询的值可以星布尔.字符*三S5,或枚学类型,用于睢要也行的分支.右蛀单主tt22.可添力*5i三.可使用标打反红入条牛源器号名的值.井a三每个分支处噗的值.图3-6条件结构在条件结构中，选择端口相当于switch语句中的“表达式”，框图表示符相当于“表达式n”编程时，将外部限制条件连接至选择端口上,程序运行时选择端口会推断送来的限制条件，引导选择结构执行相应框架中的内容。在本程序中的限制条件为从判定范围并强制转换“？”端口输出地推断值。当各组条件满意时，耨执行各条件结构里的程序。每个条件结构里的程序基本相同。用须要点亮的灯与布尔立常量连接，不须要点亮的与布
9、尔假常量连接，而时间显示器则用肯定的值减去输入的时间fit,以实现倒计时的功能，各结构里的程序略有不同，详细程序如图3-7到图3-10所示.第阶段：余数在。至5秒之间，此时东红、北黄、西红和南黄四个灯点亮,向东和西方向的时间显示器东和西灯显示为离红灯熄灭的时间（从6s到ls）,向北和南方向的时间显示器北和南灯显示为离黄灯熄灭的时间（从6s到1s）.图3-7条件结构1其次阶段：当北黄和南黄灯点亮5秒后，即余数大于5并且小于35时，条件结构2条件满意,北红、东绿、南红和西绿四个灯点亮，向东和向西方向的时间显示器显示离东绿和西标（通行）熄灭的时间（从30s到Is），向北和向南方向的显示离北红和南红（
10、禁止通行）熄灭的时间（从35s到6s）.HTrUe三图3-8条件结构2第三阶段：当东绿和西绿灯点亮30秒后，即余数大于35并Jl小于40时，条件结构3条件满意，东黄和西黄灯点亮，而北红和南红未到熄灭的时间，接着点亮。向东和向西方向的时间显示器显示离东黄和西黄（打算转换）熄灭的时间（从6s到IS）,向北和向南方向的接着显示寓北红和南红（禁止通行）熄灭的时间（从6s到1s）.S国-E-0g1.三l-j11s一|丽|三，H.H图3-10条件结构43.4循环的设计1.abVIEW中的循环结构主要通过WhiIe和for循环实现。这两种循环的功能基本相同，但运用上有一些差别。for循环必需确定循环次数，循
11、环肯定次数后自动退出循环：而WhiIe循环不用确定循环次数，只须要指定退出循环的条件。木次课程设计中循环的次数不能确定，所以就用到了while循环，1.abVIEW中的while循环相当于。语言中的while循环和do-while循环。WhiIe循环可以从程序框图中的【结构】子选板中创建，WhiIe循环包括两个端口：条件端口和应复端口。它的功能、图标及说明如图所示。在此课程设计中，用按键连接条件端口，当按键按下时，循环停止。WhiIcWFWhile1.oop里复执行内部的子程序格S3.直到条件接送的(碱入SS)接收则将定的布尔值.格布尔值连技至While循环的条件接滋.sa*三条牛接卸.从俣圣
12、奈里Q选择直(T)时停止立百Cr)时堪域.也可将错误箧连送至条件接送送.右或单壬条件接送兵,从快发菜里0达与JS(T)时停止鸵SS(T)时堪续.While循环至少执行一次.图3-11while循环第4章软件调试这次所设“的卜字路口交通灯有四种运行状态：状态I、状态2、状态3、状态4。各种状态的效果在下文中将会讲到。运行状态1,北红和南红灯亮35s-6s,东绿和西绿灯亮3北一租,此时往东和往西方向的车辆可以通行，通行时间总共为30s,向北和向南方向禁止通行，禁止时间总共为35s。时间显示器显示的为离下一个状态到来的时间，如图4-1所示，东灯和西灯显示器都显示为17,表明再过17s绿灯将转变为黄灯
13、,彼时向东和向西方向将禁止通行：北灯和南灯显示器都显示为22,表明再过22s向北和向南将允许通行。图4-1运行状态1运行状态2,北红和南红灯亮6s-ls.东黄和西黄灯亮6s1s.此时往东和往西方向的车辆打算禁止通行。打算时间总共为5s,向北和向南方向的车辆打算通过。时间显示器显示的为离下个状态到来的时间.如图4-2所示，四个显示器都显示为5,表明再过5s向北和向南方向将转变为绿灯，向东和向西方向转为红灯，彼时向东和向西方向将禁止通行，向北和向南方向将允许通行。图4-2运行状态2运行状态3,北绿和南绿灯亮30s1s,东红和西红灯亮35s6s,此时往东和往西方向的车辆禁止通行。禁止时间总共为35s
14、（还有5s在卜.一个状态中体现）；向北和向南方向的车辆允许通行，通行时间总共为30s,时间显示器显示的为高下一个状态到来的时间，如图4-3所示，北灯和南灯显示器都显示为18,表明再过18s向北和向南方向将转变为黄灯，彼时向北和向南方向将打算禁止通行：东灯和西灯显示器显示23,表明再过23s,向东和向西方向转为绿灯，彼时向东和向西方向将允许通行。图4-3运行状态3运行状态*北黄和南黄灯亮6s1s,东红和西红灯亮6s1s,此时往东和往西方向的车辆打算通行，打算时间总共为5s；向北和向南方向的车辆打算禁止通过。时间显示器显示的为离卜.一个状态到来的时间，如图4-4所示,显示器都显示为5,表明再过5s
15、向北和向南方向将转变为红灯，向东和向西方向转为灯，彼时向东和向西方向将允许通行，向北和向南方向将禁止通行。图4T运行状态4运行中按下停止键后，程序停止循环，如图4-5所示:图4-5件止运行如需按着运行程序，须堆击工具栏中的【运行】或【连续运行】按钮。第5章心得总结这次虚拟仪器课程设计的题目是实现基T1.abYIEW的随意波形发生器。此次课程设计是我在继课堂学习书本上的虚拟仪器学问后，再次并且更加深化的了解到虚拟仪涔的基本运用方法和运用原理，检测我们学习成果的综合性应用实力，它不仅耍求我们有扎实的专业理论学问和实践操作实力，更要求我们有严i革治学、团结协作的精神。通过自己的动手和思索，感觉获益良
16、多。在设计中我就更切身体会到虚拟仪器这种仪器的高效、开放、易用敏捷、功能强大性价比育、可操作性好等明显优点。这次忒验让我们明白了虚拟仪器这门课程的重要性。总之，虚拟仪器技术与网络技术的结合，及其在测控领域中的应用，是对传统测控方式的场革命。应用1.abVIEW作为虚拟仪器软件开发平台,为开发高性能的计算机测控系统供应了极大的便利。测控方式的网络化，是将来测控技术发展的必定趋势，通过建立分布式网络测控系统，能够充分利用现有资源和网络带来的种种优势，实现各种资源最有效合理的配置。应用分布网络测控，可以进行多点测量，多点分析处理。这样既可以充分发挥服务器限制测试仪器的接口实力，又能发挥客户机数据处理
17、实力，而且便于系统的扩展。远程虚拟仪器可以使信息的采集、传输和处理一体化，使很多昂贵的测试设备得以共享。尤其是运用在远程教化上更能发挥出更高的性价比.通过这次设计实践。我总结了运用1.abVIEW编程的两个要点。第一,熟识每个控件的用途、运用方法和在软件中的位置,1.abYIEW有这么多控件，有这么单元，假如我们不知道每个单元是用来干什么的，那就根本谈不上应用它们/只有在知道这个空间是做什么用的，我们才会去运用它。知道须要用到某个单元，但是不知道怎么运用，怎么连线，这也是很让人郁闷的事，所以我们得熟识些基本单元的用法。要想很快地做成个虚拟仪器，就得熟识每个单元所在的位置，以免在运用过程中找半天
18、找不到它在哪个菜单中。其次，对于虚拟仪器设计来说，因果朔源的设计方法是一种比较好的设计方法，知道要做什么，知道须要哪些单元，我们就添加那些单元，按需求增加元件。虽然本次课程设计是三人一组的，但是我们基本上每人都独立地拿出了一个方案，每个方案各有特色。彼此之间进行了一些探讨，沟通，在探讨沟通过程中，我们也看到了自己的有点和不足，也学习汲取J其他成员比较好的地方。这不仅增长/我们的学问，也增进11可学之间的感情.对于学完这门课程来说，使我懂得了个道理：或许只有用自己所学的学问做出个可以实际运行的东西之后才能的确体到自己的学习是有价值的，学问是我来学的，不是用来考的。技术是我来用的，不是学了以后就丢
19、在一边的.对于老师的教学来说，或许最重要的不是怎么把学问灌输给学生，而是要让学生明白为什么要学，怎么让学生有爱好去学。所以特别感谢老师这次给我们这课程设计，给了我挑战自己的机会，做什么事都应当大胆的尝试，怕就怕被自己吓倒！主动的心态是弥补自信念不足的最佳途径，面对难题，可能凭自己的实力解决不了，即便如此，我们也要主动投入，往往在你全身心投入过程中，全部问题都迎刃而解!参考文献口张健,韩薪莘.1.ABVIEW图形化编程与实例应用.北京：中国铁道出版社2殿据&测试工程与1.ABVEIW应用.北京：电子工业出版社3路林卉.虚拟仪罂的应用.电子技术4侯国屏.1.abVIEW7.1编程与虚拟仪渊设计.清华高校出版社5杨乐平，李海涛，宵相生,等.1.ABV1EW程序设计与应用.北京：电子工业出版社(6张重:雄.虚拟仪器技术分析与设计.电子工业出版社7黄峰.虚拟仪器技术教学费料.湖由工程学院出版社8童刚，虚拟仪器好用编程技术，机械工业出版社附录1交通灯程序图三eh回日围噩1胭钳醵蝴雎麻I醍随幽鼠忸Q日一!圆：恸：（Di国：,I三1
