基于虚拟仪器LabVIEW的智能交通灯系统设计

◎覃传妹



基于虚拟仪器LabVIEW的智能交通灯系统设计

◎覃传妹

城市道路上车流量不断增多，交通灯在维持安全有序的交通秩序上扮演着重要角色。为了保证交叉路口车量快速、安全通过，各种智能化的交通灯应运而生，基于LabVIEW的智能交通灯系统不但满足了上述条件，还有实时监控路况和方便维护、改善系统等优点。本文通过虚拟仪器软硬件结合实现十字路口红绿灯指示、绿灯倒计时、车流量检测等功能。

虚拟仪器以计算机为核心，通过各类数据采集板卡，使计算机与外部通信。本文用虚拟仪器LabVIEW软件编程，在用户界面显示十字路口红绿灯仿真图、绿灯倒计时，通过数据采集板卡PCI-6221实时输出信号控制下位机的红绿灯同步亮灭，红外传感器检测主干道车流量并发送信号到上位机显示。整个系统实时性高、维护简单、成本低廉，交警可以在附近控制室内的电脑上观察红绿灯情况

十字路口红绿灯设计

主干道 南北向：绿灯亮15s，红灯亮10s；转向灯：南北向绿灯亮5s，东西向绿灯亮5s东西向：绿灯亮10s，红灯亮15s。

红绿灯程序设计：用case结构，当为真时把所有显示控件都清零，为假时执行红绿灯操作，红绿灯用布尔指示灯代替；通过“时间计数器（取系统时间）”和“商与余数”函数求出一个轮回红绿灯运行总时间35s；“判断范围并强制转换”函数可以控制各路红绿灯亮的时间，总共用到4个，每一个布尔量输出端口都连一个case结构，其执行原理是：比如南北绿灯和东西红灯同时亮15s，那么“判断范围并强制转换”函数的输入端口上限设为15，下限设为0，当在0～15s这个范围内时执行case结构里面的“真”分支，点亮南北绿灯和东西红灯亮15s，当不在这个时间范围内时看是不是在16s～20s范围内，是的话又控制第二个case结构，点亮南北转向绿灯，延时5s，期间要把原先亮的东西红灯、南北绿灯灭掉。多个case结构嵌套使用。程序如图1所示。

绿灯倒计时程序设计：从“判断范围并强制转换”函数输出的值通过取反再加上各路绿灯亮的时间再加1即可。

控制外部硬件红绿灯：外部红绿灯用LED代替，与外部硬件红绿灯通信，采用数据采集板卡PCI-6221，它是一款低价位多功能M系列数据采集卡，有37针D-Sub连接器、16路模拟输入端口、传输速率833 kS/s的2路16位模拟输出、输入输出电压范围±10V、10条数字I/O线、32位计数器等特征，本设计应用了4条数字I/O线输出数字信号触发外部红绿灯，实现上位机红绿灯与下位机红绿灯同步执行的效果。程序具体操作是创建西向绿灯、西向红灯、北转向绿灯、东转向绿灯的局部变量后组成数组通过“DAQmx写入”函数输送到采集板卡数字I/O口，分别控制下位机连接到接线盒的东西绿灯和南北红灯、东西红灯和南北绿灯、北转向绿灯、东转向绿灯，数字I/O口选择line0：3端口。（见图2）

图3　智能交通灯仿真软件与实物相结合结果展示图

车流量检测

通过红外传感器检测车流量，红外发射二极管和光敏三极管组成外红传感器，当有车辆经过光电流中断，检测光电流的有无可知有无车辆通过 ，通过数据采集板卡模拟输入端口采集接收电路输出的光电压信号，当采集到的电压值小于1V时，说明有车通过，用户界面显示控件加1，显示车流数。 程序通过DAQ助手分配ai0通道任务。

虚拟仪器软件LabVIEW是整个工程实践应用的核心，通过虚拟仪器技术实现的交通灯系统灵敏、结构简单、开发成本低、维护方便、可随便增加或者改善功能、还可远程监控十字路口交通情况，整个项目可行性高。

基金项目：广西大学行健文理学院，自然科学类项目，编号为2012ZKLX03
（作者单位：广西大学行健文理学院）
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