基于虛擬儀器LabVIEW的智能交通燈系統設計

◎覃傳妹

?

基于虛擬儀器LabVIEW的智能交通燈系統設計

◎覃傳妹

城市道路上車流量不斷增多，交通燈在維持安全有序的交通秩序上扮演著重要角色。為了保證交叉路口車量快速、安全通過，各種智能化的交通燈應運而生，基于LabVIEW的智能交通燈系統不但滿足了上述條件，還有實時監控路況和方便維護、改善系統等優點。本文通過虛擬儀器軟硬件結合實現十字路口紅綠燈指示、綠燈倒計時、車流量檢測等功能。

虛擬儀器以計算機為核心，通過各類數據采集板卡，使計算機與外部通信。本文用虛擬儀器LabVIEW軟件編程，在用戶界面顯示十字路口紅綠燈仿真圖、綠燈倒計時，通過數據采集板卡PCI-6221實時輸出信號控制下位機的紅綠燈同步亮滅，紅外傳感器檢測主干道車流量并發送信號到上位機顯示。整個系統實時性高、維護簡單、成本低廉，交警可以在附近控制室內的電腦上觀察紅綠燈情況

十字路口紅綠燈設計

主干道 南北向：綠燈亮15s，紅燈亮10s；轉向燈：南北向綠燈亮5s，東西向綠燈亮5s東西向：綠燈亮10s，紅燈亮15s。

紅綠燈程序設計：用case結構，當為真時把所有顯示控件都清零，為假時執行紅綠燈操作，紅綠燈用布爾指示燈代替；通過“時間計數器（取系統時間）”和“商與余數”函數求出一個輪回紅綠燈運行總時間35s；“判斷范圍并強制轉換”函數可以控制各路紅綠燈亮的時間，總共用到4個，每一個布爾量輸出端口都連一個case結構，其執行原理是：比如南北綠燈和東西紅燈同時亮15s，那么“判斷范圍并強制轉換”函數的輸入端口上限設為15，下限設為0，當在0～15s這個范圍內時執行case結構里面的“真”分支，點亮南北綠燈和東西紅燈亮15s，當不在這個時間范圍內時看是不是在16s～20s范圍內，是的話又控制第二個case結構，點亮南北轉向綠燈，延時5s，期間要把原先亮的東西紅燈、南北綠燈滅掉。多個case結構嵌套使用。程序如圖1所示。

綠燈倒計時程序設計：從“判斷范圍并強制轉換”函數輸出的值通過取反再加上各路綠燈亮的時間再加1即可。

控制外部硬件紅綠燈：外部紅綠燈用LED代替，與外部硬件紅綠燈通信，采用數據采集板卡PCI-6221，它是一款低價位多功能M系列數據采集卡，有37針D-Sub連接器、16路模擬輸入端口、傳輸速率833 kS/s的2路16位模擬輸出、輸入輸出電壓范圍±10V、10條數字I/O線、32位計數器等特征，本設計應用了4條數字I/O線輸出數字信號觸發外部紅綠燈，實現上位機紅綠燈與下位機紅綠燈同步執行的效果。程序具體操作是創建西向綠燈、西向紅燈、北轉向綠燈、東轉向綠燈的局部變量后組成數組通過“DAQmx寫入”函數輸送到采集板卡數字I/O口，分別控制下位機連接到接線盒的東西綠燈和南北紅燈、東西紅燈和南北綠燈、北轉向綠燈、東轉向綠燈，數字I/O口選擇line0：3端口。（見圖2）

圖3　智能交通燈仿真軟件與實物相結合結果展示圖

車流量檢測

通過紅外傳感器檢測車流量，紅外發射二極管和光敏三極管組成外紅傳感器，當有車輛經過光電流中斷，檢測光電流的有無可知有無車輛通過 ，通過數據采集板卡模擬輸入端口采集接收電路輸出的光電壓信號，當采集到的電壓值小于1V時，說明有車通過，用戶界面顯示控件加1，顯示車流數。 程序通過DAQ助手分配ai0通道任務。

虛擬儀器軟件LabVIEW是整個工程實踐應用的核心，通過虛擬儀器技術實現的交通燈系統靈敏、結構簡單、開發成本低、維護方便、可隨便增加或者改善功能、還可遠程監控十字路口交通情況，整個項目可行性高。

基金項目：廣西大學行健文理學院，自然科學類項目，編號為2012ZKLX03
（作者單位：廣西大學行健文理學院）
book=112,ebook=114