虚拟示波器论文参考文献

设计性实验以下 2 个试验为设计性实验，实验一作为作业完成并上交程序，上交作业的程序只要求完成实验要求中 要求的内容，实 验要求中 的内容及实验二可以作为有兴趣的同学练习。实验一 超低频信号发生器的设计1．引言信号发生器在测量中应用非常广泛，它可以产生不同频率的正弦信号、方波、三角波、锯齿波等，其输出的幅值和直流偏置也可以根据需进行调节。信号发生器种类繁多，专用信号发生器是专门为某种特殊的测量而研制的，如电视信号发生器、编码脉冲信号发生器等；通用信号发生器按输出波形可分为正弦信号发生器、脉冲信号发生器、函数发生器和噪声发生器等，其中正弦信号发生器最具普遍性和广泛性。本实验通过编写适当的 LabView 程序，实现一个超低频信号发生器，希望学生学习一些用虚拟仪器设计软件通过适当的硬件实现虚拟信号发生器的知识。2．实验要求 请用 LabVIEW 设计、制作一个超低频信号发生器。该信号发生器可以产生正弦信号、三角波、方波、锯齿波信号。指标如下：频率范围：～10Hz幅值：0～2V，可选直流偏置：0～，可选 请选择合适的数／模转换硬件板卡或者模块，用 LabView 的信号发生函数产生模拟信号。该信号发生器可以产生正弦信号、三角波、方波、锯齿波信号。指标如下：频率范围：～100Hz幅值：0～2V，可选直流偏置：0～，可选3．实验提示 软件开发环境可采用虚拟仪器开发环境 LabView。 LabView 的数字信号处理模板也包含信号发生函数进入 Functions 模板 Analyze》SignalProcessing 子模板。其中 Signal Generation（信号发生）用于产生数字特性曲线和波形。图 91LabVIEW 信号处理函数子模板 具有数模转换功能的板卡或者模块可以被用来作为仪器硬件实现模拟信号的输出，如美国国家仪器公司(NI)以及台湾研华等有多种可选择的基于 PCI 的板卡，国内多家公司开发的基于 USB 的数据采集和数模转换模块等。这些板卡和模块一般都提供 LabVIEW 的驱动程序。选择硬件时要选择具有模拟信号输出通道的板卡或模块，重点要考虑的参数有模拟信号数据通道的信号输出范围、数模转换的精度、模拟信号输出的频率等。有兴趣的同学还可以查阅资料自己设计数据采集和数模转换模块。4．注意事项1． 输出的模拟信号幅度不要超出所选择硬件的输出信号幅度。5．参考文献[1]刘君华主编.基于 LabView 的虚拟仪器设计.北京：电子工业出版社，2003。[2]陆绮荣主编.电子测量技术.北京：电子工业出版社，2003。[3]LabJack U12 User’s Guide, LabJack Corporation, 。[4]李念强等，虚拟双通道任意波形发生器的设计方法，自动化与仪器仪表，2001,[5]王宏，虚拟仪器技术及虚拟示波器和信号源的构建，兰州铁道学院学报，[6]陈客松，一种虚拟仪器概念的任意波形发生器的研制，仪表技术，2000，．附录 信号发生器面板设计示例面板设计要求具有开关、频率选择旋钮、频段选择按钮、波形选择按钮、直流偏置电压选择旋钮、波形幅度旋钮等，同时还要有产生波形的频率显示以及波形显示。如下图。进一步的设计还可以包括占空比选择旋钮、初始相位选择旋钮等。如果选择的硬件具有两路模拟信号输出通道，有兴趣的同学可以设计两路信号发生器。图 9－2 用 LabVIEW 设计的信号发生器面板示例7．思考题① 如何改进该信号发生器的设计使输出信号幅度不受选定数模转换硬件能输出信号幅度的限制？② 如果要求信号发生器可以输出任意波形，如何改进信号发生器的设计？实验二 网络化虚拟远程开关控制器的设计1．引言随着网络带宽的不断提高，网络化虚拟测控系统将是自动测控系统的发展方向。将因特网和计算机软硬件产品相结合，把网络技术和虚拟仪器相结合，构 成网络化虚拟仪器系统是虚拟仪器的发展方向之一。Internet 的出现和爆炸式的增长、网络技术更新之快令人目不暇接。基 于 TCP/IP 的网络化智能仪器通过嵌入式 TCP/IP 软件，使现场变送器或仪器直接具有 Intranet/Internet 功能。他们与计算机一样，成为了网络中的独立节点，很方便地就能与最近的网络通信电缆直接连接，直接将现场测试数据上网。这样测试数据就可以通过网络实现数据共享。网络化虚拟仪器改变了以往测试技术的面貌，可以使用户远程监控测控过程和试验数据，实时性非常好；通过网络，一个用户可以远程监控多个过程，而多个用户也能同时对一个过程监控；通过网络，我们能够有效地远程控制仪器设备，在任何地方采集，在任何地方分析，在任何地方显示。网络化虚拟仪器将随着网络技术的发展而进一步发展。本实验通过网络化虚拟远程开关控制器的制作，希望学生学习一些对网络化虚拟仪器的设计的知识。2．实验要求 请设计、制作一个远程电灯开关控制器。远程客户通过 TCP/IP 协议遥控服务器端所连接开关状态（闭合或断开）来控制电灯的亮灭。3．实验提示 可以基于 TCP/IP 协议采用 Client/Server 模式（客户／服务器模式）来进行设计，通常集散控制系统多采用这种结构。它一般有多个客户端来采集数据，而通常有一个服务器充当数据库的角色，客户端通过通信协议把测试数据写入到远程服务器数据库。需要分两部分设计，一个是客户端数据采集程序和数据远程发布程序的设计，一 个是客户端数据接收程序的设计。 服务器端编程时需要监听 TCP 连接请求的到来，并不断扫描指定的 TCP 端口，查看客户端的写入命令，根 据这个命令是断开开关还是闭合开关而执行相应的操作，程序结束时关闭连接。4．注意事项1、必须首先运行服务器端的程序，后运行客户端的程序。5．参考文献[1]刘君华主编.基于 LabView 的虚拟仪器设计.北京：电子工业出版社，2003。[2]陆绮荣主编.电子测量技术.北京：电子工业出版社，2003。[3]姜志玲等，虚拟仪器的网络化，微计算机应用，[4]龚海燕等，网络化虚拟仪器，实用测试技术，2003，，p3739[5]杨春燕等，网络测量系统及组建，电测技术，[6] 朱孝勇等 ， 基于网络的远程虚拟仪器及其应用 ， 江苏大学学报 ，[7] 何岭松等， 基于 WEB 的网络化虚拟仪器技术及应用， 中国机械工程，．思考题① 通过浏览器／服务器模式(B/S 模式) 是否可以实现相同的虚拟开关控制器？② 如何用 DataSocket 技术实现功能相同的虚拟开关控制器？

基于Proteus的智能交通灯设计与仿真实现论文

交通灯有两种，给机动车看的叫机动车灯，通常指由红、黄、绿（绿为蓝绿）三种颜色灯组成用来指挥交通通行的信号灯。给行人看的叫人行横道灯，通常指由红、绿（绿为蓝绿）二种颜色灯组成用来指挥交通通行的信号灯，红灯停，绿灯行。下面是我为你带来的 基于Proteus的智能交通灯设计与仿真实现论文，欢迎阅读。

摘要：针对现实中越来越严重的城市交通拥堵现象，文章介绍了一种十字路口交通信号灯智能控制系统。该系统实现了正常时段交通信号灯的轮换，解决了十字路口车辆的正常行驶；并可通过外部中断或手动设置解决一些紧急事件或由于某方向车道车流量不均衡所造成的十字路口交通资源浪费或堵塞问题。通过在Proteus 仿真平台中运行，系统具有较强的可靠性。

关键词：Proteus；智能交通灯；仿真实验

随着现代化社会经济的快速发展，城市车辆大幅度增加，交通拥挤、道路阻塞、车辆通行缓慢等问题受到了人们极大的关注，特别是早晚交通高峰时的十字路口，因此智能交通控制就显得尤为重要。传统的交通灯控制，是根据一定时间段的各车道车流量的调查而分配出的相对合理的固定周期换灯的控制方式，不管是车流高峰还是低谷；也有一些交通灯能根据简单划分的时间段来调整时间，但控制起来不是很灵活，这使得城市车流的调节不能达到最优，经常出现通行时间与车流量不相适应的'情况，特别是特定时间的十字路口，会出现某一方向车辆早已通行完，而另一方向车辆排队等绿灯的情况[1]。本文介绍的是一种采用8086 CPU和8259中断控制器配以7段数码管设计实现的十字路口智能交通灯控制系统，其能根据实时车流量对路口的绿灯时间进行动态调节，大大加强了其灵活性和实时性，并通过Proteus仿真软件平台实现了仿真。

一、总体设计方案

本文以十字路口单行车辆通行为研究对象，东南西北四个方向对应路口都设绿、红、黄三色圆灯信号（东西为一向，南北为一向），正常工作状态见表1，具体控制思想如下：（1）车辆流量的采集；（2）分析计算停止车辆排队长度，计算车流量比值，以1为基值判断双方车流量大小；（3）车辆输出量确认，根据各个方向车辆排队长度给定每个路口的红、绿灯时间值；（4）根据比值，增减另一方向车辆红、绿灯时长；（5）以3秒钟为单位，最大变化不超过18秒；（6）检测采用每周期循环一次，从而实现对整个信号灯的智能控制。

按照此思想，系统主要包括6个模块，如图1所示。以8086 CPU为主控制器，控制其他模块协调工作。其中信号灯模块显示各车道的通行情况；数码管倒计时模块显示信号灯燃亮时间；闯红灯报警模块实时监测车辆违规行为；紧急通行模块用于处理非正常通行，以外部中断方式控制[2]；时间手动设置模块以通过键盘进行手动设置，增加人为的可控性，用于在紧急状态下，通过设置所有灯变为红灯以避免自动故障和意外发生。

二、Proteus仿真设计

仿真平台简介。Proteus是英国Labcenter electronics公司研发的多功能EDA软件，其由ISIS原理图编辑与仿真软件包和ARES布线编辑软件包组成，是目前世界上唯一将电路仿真、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台。Proteus SP3以上的版本中增加了对8086 CPU及相关接口芯片的仿真功能。另外，Proteus还提供有示波器、逻辑分析仪、信号发生器、交直流电压/电流表、数字图案发生器、定时器/计数器、逻辑探头、虚拟终端等很多虚拟仪器，是一个全开放性的仿真实验平台，相当于一个设备齐全的综合性实验室。本文介绍所使用的为Proteus 软件。Proteus本身未提供8086编译器，而是通过添加外部代码编译器，将编写好的源程序加入工程，编译并生成可执行程序。本文介绍的采用EMU8086提供的编译环境进行程序的编写和汇编。EMU8086是一可在Windows环境下运行的8086 CPU汇编真软件，其集成了文本编辑器、编译器、反编译器、真调试、虚拟设备和驱动器为一体。Proteus仅支持8086最小模式，8086模型可直接加载BIN、COM和EXE格式的文件到内部RAM中，不需要DOS，而且允许对Microsoft（Codeview）和Borland格式中包含了调试通过的程序可以进行源程序或反汇编后的调试，因此源码汇编和链接过程的参数相当重要[3]。

2.信号灯电路设计。信号灯组由红、黄、绿三色灯组成，4组共12盏灯，其亮灭及闪烁方式与十字路口的红、黄、绿灯同步，由8255A芯片的A口通过方式0控制6个开关量（12盏灯）；七段数码管采用共阴极接法，由8255A芯片的B口通过方式0输出控制，其中低四位控制个位显示，高四位控制十位显示。8259中断控制器的IR0接8253的OUT2，实现对于紧急情况的外部中断处理。譬如控制红绿信号灯，实现相应车道通行、另一车道禁行，同时熄灭所有的数码管；或者遇有某方向路段忙时，信号灯的燃亮时间可根据车流量情况设置时间。

3.软件设计。程序主要包括“jjsj”和“zcsj”两个子程序。系统正常运行都在执行“zcsj”子程序，初始化十字路口的交通信号灯状态及燃亮时间，启动8253定时器数码管开始倒计时。在倒计时期间，当遇有某方向车辆特别多或遇忙等其他紧急情况时，通过外部中断请求执行“jjsj”子程序模块。绿灯倒计时完毕后，转换黄色信号灯，持续到规定时间后，东西和南北方向路口信号灯互换，如此一直循环运行[4]。程序设计流程如图2所示。

三、Proteus仿真实现

初始化。从图3所示的硬件原理图得知，8255A芯片的片选端连接在74HC154译码器的输出端，74HC154的4个引脚D、C、B、A分别与锁存器74LS273输出的A12、A11、A10、A9相连，当A12、A11、A10、A9=0001时8255A有效，所以8255A的4个端口地址分别为0200H、0202H、0204H、0206H；初始化方式选择控制字为89H（A、B口方式0输出，C口方式0输入）。

2.实际问题处理。①定时时间的动态调整。定时时间设计为倒计时，用两位七段数码管显示，倒计时小于等于5秒时黄灯每秒亮和灭切换一次，倒计时显示0秒时两个方向的红色灯和绿色灯切换。定时时间可以通过软件设计实现动态调整。方法为：将8253A计数器0工作在方式2，CLK0接2MHZ的时钟频率，设一计数初值（假设为2000），OUT0接CLK1，8253计数器1工作在方式0，设一计数初值（假设为500），则OUT1的输出频率为：2MHZ/2000/500=2HZ脉冲，相应周期为秒。根据实际路况，通过改变计数初值可调整倒计时间。②时间差异。Proteus中利用8253A表示的时间和真实时间有差异，设定的时间比实际时间要长很多。所以，在仿真实验中为了看到与实际相符的交通灯变化，本应是秒的时间需在源程序中将延时时间设置为秒，这样运行起来更贴近实际[5，6]。

3.仿真效果。如图4所示为东西路口绿灯燃亮，南北路口红灯燃亮倒计时运行在18秒时的仿真结果图。

本系统以8086 CPU为核心，程序调试阶段采用EMU86进行在线编程及修改，设计的交通灯可控制十字路口的车辆及行人的交通管理，采用3个7段数码管，可以直观地显示红绿灯的开放和关闭时间。实际交通中的每个路口不完全一样，所以交通灯显示也没有固定规则，通常会根据具体情况设置相应的程序。由于Proteus没有提供箭头标志，本系统按单行道设计，指示灯不是专门的箭头指向灯，只是红、黄、绿三色圆灯信号灯，所以系统只考虑并实现了简单的十字路口交通行驶，即红灯亮时不能直行也不能左转，但可以右转；绿灯亮时，直行、左转、右转都可以，当遇有某方向车辆多或其他紧急情况时，通过中断可加以灵活性控制[7]。另外，系统在实现了十字路口基本的交通灯控制基础上，还引用了外部中断技术和时间手动设置，这可避免因无序和抢行等无控制原因造成的不必要阻塞甚至瘫痪情况发生。Proteus从V8版本开始支持ARM/Cortex-M3，这样，将会给交通灯系统增添更多现代化功能。

参考文献：

[1]李萍.基于AT89S51的智能交通灯控制系统设计与仿真[J].电子设计工程，2014，22（01）：190-193.

[2]王维松，等.十字路口智能交通灯控制系统的FPGA实现[J].电子科技，2012，25（9）：37-39，44.

[3]顾晖，陈越，梁惺彦，等.微机原理与接口技术-基于8086和Proteus仿真[M].北京：电子工业出版社，2011：110-135

[4]周灵彬，任开杰.基于Proteus的电路与PCB设计[M].北京：电子工业出版社，2013：1-38.

[5]温志达，梁桂荣.基于车流量的智能交通灯控制系统[J].自动化技术与应用，2009，28（6）：115-118.

[6]张晓荣，李永红.智能交通灯的设计及其FPGA的实现[D].传感器世界，2013，（12）：27-30.

[7]赵金亮.自适应交通路口控制系统设计与实现[J].太原理工大学学报，2013，44（4）：531-535.

建议：1.首先在前面板上添加示波器所需要的控件。例如，波形图，旋转按钮等等。2.选择一种编程结构，建议你用事件结构（这个结构在LabVIEW软件中自带），用状态机和事件结构结合的编程结构会更好（这个是大虾们的经验）。3.如果你的示波器要和硬件通信的话，就就具体看你用什么硬件，然后用什么函数。例如，如果你用NI的采集卡，那你可以用DAQ函数。如果不需要硬件，那可以用函数生成波形。