湖南工学院教案用纸 p.12
(6)修改显示按钮【线性/指数】,查看在不同坐标下曲线的形状。
(7)使用游标操作。它在您沿着轨迹移动鼠标的过程中,显示伏安坐标数值。
临界电压与二极管使用的半导体材料相关。对于硅二极管,临界电压约为 0.6 V,对于锗二极管,临界电压约为 0.3V。估算临界电压的一种方法是在正向偏置区域最大电流附近(参见图8-4),拟合一条切线。切线与电压轴的交点定义了临界电压。观察发光二极管的伏安特性曲线。对于这个 LED 而言,切线与电压轴的交点给出了临界电压,约为 1.56 V。
图8-4 红色LED的电流—电压曲线与切线 (8)使用双线电流—电压分析仪,确定红色、黄色和绿色LED的临界电压,完成以下图表。 红色LED_______________V 黄色LED_______________V 绿色LED_______________V 您是否看到了其中的趋势?
3、手动测试并控制双向交通灯十字路口
完成以下步骤以建立双向交通灯十字路口,并进行手动测试和控制。
(1)在 NI ELVIS II面包板双向交通灯十字路口的位置上各安装两个红色、黄色和绿色的 LED。
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图8-5 双向交通灯十字路口的LED布置
每个LED都由位于面包板上的8位并行端口中的一个二进制位进行控制。使用数字I/O位插槽DIO <0..7>
(2)将管脚插槽DIO <0>连接到位于南北向(上下方向)红色LED的阳极。 (3)将LED的另一端通过220电阻连接到数字地(图中未标出)。 注意:电阻用来限制通过 LED 的电流。 (4)以相似的方式连接其余的彩色 LED 灯 。 以下是完整的映射表:
DIO<0>红色 南北方向 DIO<4>红色 东西方向 DIO<1>黄色 南北方向 DIO<5>黄色 东西方向 DIO<2>绿色 南北方向 DIO<6>绿色 东西方向 (5)从 NI ELVISmx 仪器启动程序中,选择数字输出程序(DigOut)。
(6)利用垂直滑动开关,选择任意的 8-位模式并输出该模式到NI ELVIS II数字线。前文已经叙述过,位 0 是与该面包板上标记为 DIO<0>的引脚插座相连接的。 (7)设置生成模式为(连续运行)、设置模式为(手动),如图8-6所示。
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图8-6 用于LED测试的数字输出程序
当所有的开关(位 0-2 与位 4-6)均为高电平时,所有的 LED 都应当被点亮。当这些开关均为低电平时,所有的 LED 都应当熄灭。 现在,您可以利用这些开关进行实验,找出控制十字路口交通信号灯的各种周期所必须的 8-位编码。
以下是关于十字路口交通信号灯工作流程的一些提示。交通信号灯的基本工作周期是 60 秒,其中 30 秒为红灯,接下来 25 秒为绿灯,再其后 5 秒为黄灯。例如,在一个双向的十字路口,南北方向为黄灯时,东西方向为红灯。这样,可以将 30 秒的红灯周期修改为两个子周期:一个 25 秒的周期,其后是一个 5 秒的周期。对于双向十字路口交通信号灯的操作,存在四个定时周期(T1、T2、T3 和 T4)。
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(8)研究以下图表,以了解一个双向十字路口交通信号灯是如何工作的。
方向 南北向 东西向 指示灯颜色 红/黄/绿 红/黄/绿
指示位 012 456 8-位代码 十进制数值 T1 25 秒 001 100 00010100 20 T2 5 秒 010 100 T3 25 秒 100 001 T4 5 秒 100 010 (9)利用该数字输出程序,确定需要将哪一个 8-位代码写入到数字端口,以控制这四个定时间隔的交通信号灯。
例如,定时周期 1 需要代码 00101000。计算机逆序读入这个比特流(最低位在最右边)。所以,该代码变为 00010100。在手动模式线路开关的显示窗口上方的白色框中,您可以以二进制{00010100}、十进制{20}或十六进制{14}的基数方式读取该开关模式的数值。 (10)点击该白色显示框左侧的黑色^符号,以改变该基数。您可以利用这一特性确定其他定时间隔 T2、T3 和 T4 的数值代码。如果您顺序输出每一个定时间隔的 8-位代码,那么您可以手动操作该交通信号灯。
注意:您还可以通过点击该数值显示窗口旁边的白色 x 符号,改变线路状态显示窗口的显示基数。
重复该四-周期序列可以实现您的十字路口信号灯操作的自动化运转。 4、双向十字路口交通信号灯的自动化运转
完成下列步骤,以实现交通信号灯电路上的定时周期循环的自动化运转。 (1)关闭 NI ELVIS II SFP,并启动 LabVIEW 8.5。
(2)打开程序 StopLightsMx.vi。在前面板上仅有一个控件—一个用于停止该交通信号灯运转的布尔型开关。
(3)切换至程序框图(窗口〉〉显示程序框图)。 (4)观察由 for 循环生成的该四-周期序列。
可以使用NI ELVISmx 数字输出程序API将灯代码输出至交通信号灯。该 API 的输入代码为一个 8-位布尔数组。例如,第一个定时间隔 T1 需要输入代码 20(十进制 20)。该数值是名称为灯模式的整型数组的第一个元素。您必须将第三个实验中的表格的其他整型代码填入至该灯模式数组的另外三个空白元素。
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图8-7 一个双向十字路口交通信号灯的自动化运转程序的程序框图
在程序运行过程中,该灯模式数组的每一个元素都是在for循环(内圈的循环)的边缘通过隧道索引进入到循环内部,并被转换为一个8-位布尔型数组。同样的,每个周期的时延参数也通过隧道索引进入到循环内部,并被传递至等待函数。
这些定时间隔被存储在时延数组的四个元素中。为了提高操作的速率,25 秒的时间间隔被压缩为5秒,5秒的时间间隔被减少为1秒。 四、实验报告要求
1.按上述实验内容的指导进行操作,将结果贴在实验报告上。 2.心得体会及其它。
五、实验仪器与器材
安装有LabVIEW 的计算机
所需软面板(SFPs):
数字晶体管测试器(DMM【】) 双线电流—电压分析仪(2-Wire) 数字写入器(DigOut) 所需器件: 硅二极管
六个 LED(2 个红色、2 个黄色以及 2 个绿色) 六个 220 电阻