黃淑卿 廣東省佛山市南海技師學院

基于VB定時器的交通燈控制程序
——VB教學案例一則

黃淑卿 廣東省佛山市南海技師學院

對于較為枯燥的編程學習，如何提高學生學習興趣，較快掌握理論知識，是我們教師多年來面對的一個課題。選擇好的學習素材則是編程教學中一項重要環(huán)節(jié)，紅綠交通燈控制是人們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常見到的道路場景。用VB編程語言實現(xiàn)交通燈控制，在編程過程中引導(dǎo)學生運用模塊化設(shè)計思想、圖表化設(shè)計表達工具，完成變量的設(shè)置及賦值、VB語句編寫、子程序的調(diào)用，逐步實現(xiàn)并完善交通燈的控制程序。這一過程使編程學習更加生動有趣，各知識點的掌握及理解更加順暢。

VB編程教學 程序設(shè)計 交通燈控制

1 交通燈控制與VB編程教學

交通燈是現(xiàn)代生活中常見的交通指揮工具，特別是近年來，隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，汽車數(shù)量急速增加，交通燈的使用更加普遍，幾乎每個交通路口都有交通燈控制。合理的交通燈控制對于疏導(dǎo)交通、提升道路通行效率、減少交通事故有著重要意義?？此坪唵我仔械募t綠控制，蘊藏著很強的邏輯性，是流程控制型編程教學的佳例，雖然現(xiàn)實生活中交通燈控制實際采用PLC可編程邏輯控制器實現(xiàn)，但出于教學目的，應(yīng)用VB編程實現(xiàn)交通燈控制，生動展示編程過程，是學生學習編程相關(guān)知識的絕好素材。

2 基于VB交通燈控制的基本設(shè)想

交通信號燈由紅燈、綠燈、黃燈組成。紅燈表示禁止通行，綠燈表示準許通行，黃燈表示警示。交通信號燈控制方式可以分為定時控制、感應(yīng)控制、自適應(yīng)控制。本文選用某處交叉路口為設(shè)計背景，通過VB編程模擬實現(xiàn)實際交通控制情形，從而展示VB編程從需求分析、概念設(shè)計到具體編程的實現(xiàn)過程。

實際操作中，通過觀察某處交叉路口交通燈控制模式，確定項目的需求，本例運用三態(tài)脈沖圖使信號燈周期性紅黃綠三態(tài)變化規(guī)律得到形象化表示，狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖進一步把控制規(guī)律變?yōu)榍逦母拍?，流程圖幫助確定程序模塊的組成及調(diào)用關(guān)系，最后通過VB控件及語句，實現(xiàn)需求所要求的目標。總的說來，本案例涉及到的知識點包括：概念設(shè)計中圖表的運用，控制過程的流程圖表示、程序模塊設(shè)計、VB控件的運用、邏輯控制語句的編寫、變量的設(shè)置、界面制作，這些知識基本涵蓋VB編程的基礎(chǔ)內(nèi)容，學生通過這一課題的實踐，可以初步理解VB編程的基本操作過程，并為日后完成更復(fù)雜的編程項目打下基礎(chǔ)。

3 具體案例的交通燈控制設(shè)計及實現(xiàn)

3.1 需求分析

選擇某一路口作為本例的編程場景，通過對這一路口的觀察，確認所選定交叉路口采用的控制方式為：直行加左轉(zhuǎn)，南北西東依次通行的控制模式，即先向南方向綠燈放行，同時南向車輛可左轉(zhuǎn)，然后北向直行及左轉(zhuǎn)綠燈，接著東向，最后西向，按此順序周期循環(huán)。我們還注意到，由于從南北向進入東西向主干道的車輛較多，在南北左轉(zhuǎn)綠燈比直行綠燈多亮10秒。交通信號燈有紅黃綠三個狀態(tài)，選用三態(tài)脈沖圖可反映信號的變化規(guī)律，以上情形可用三態(tài)脈沖圖表示如下：

如圖所示，數(shù)字為信號燈編號，每盞燈有綠黃紅三個狀態(tài)，分別高中低三個電位表示，八盞燈分布在該交叉路口的四個角上，周期性地控制車輛通行。

3.2 信號燈控制模式的概念化表示

三態(tài)脈沖圖如實反映了交通信號燈周期性變化規(guī)律，但要把這一現(xiàn)象提升為清晰的概念，還得借助狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖來實現(xiàn)，經(jīng)過分析，我們將信號燈的變化規(guī)律轉(zhuǎn)化為五個狀態(tài)的循環(huán)轉(zhuǎn)換，以狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖表示如下：

為簡化圖形表示，這里只顯示綠燈的狀態(tài)，綠燈亮時其他燈均為紅色，另外還省略了黃燈的狀態(tài)，因為綠燈轉(zhuǎn)紅燈有5秒的黃燈過渡為固定模式，逐一羅列不利于弄清信號燈的變化規(guī)律。如上圖所示，經(jīng)過簡化處理后，信號燈的控制過程更為清晰，狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖將所觀察的現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為清晰的概念。圖的右上方狀態(tài)顯示這一時刻二個左轉(zhuǎn)燈同時為綠，這一設(shè)置正是為滿足較多車輛要進入東西向主干道的需求而設(shè)計。

3.3 程序設(shè)計

3.3.1 信號燈變換設(shè)計

實現(xiàn)單一信號燈狀態(tài)變換是實現(xiàn)多信號燈系統(tǒng)聯(lián)動的基礎(chǔ)，本例中制作信號燈小圖片，通過LoadPicture函數(shù)，改變image控件的picture屬性，實現(xiàn)信號燈紅綠變化及黃燈閃爍的效果，應(yīng)用timer定時器控制信號燈的時長。本例中，模擬信號燈左轉(zhuǎn)的幾個小圖片如下：

3.3.2 子程序設(shè)計

本例中，共設(shè)置8只信號燈，按其位置分別編號1至8，圖片控件image(1)至image(8)分別控制相應(yīng)的信號狀態(tài)，如下圖所示：

為了使程序簡化且便于閱讀，編寫子過程Pass(lamp_ no)、Alarm(lamp_no)，通過子過程的調(diào)用實現(xiàn)各信號燈狀態(tài)的切換。

子過程Pass中參數(shù)lamp_no表示信號燈編號，如call Pass(4)表示4號燈切換到通行狀態(tài)，即4號信號燈亮綠燈。子過程Alarm中參數(shù)lamp_no表示信號燈編號，如call Alarm(4)即4號信號燈進入黃閃狀態(tài)。

3.3.3 程序流程圖

根據(jù)業(yè)務(wù)需求及子程序調(diào)用形式的確定，繪制程序流程圖如下：

從流程圖來看，控制流為二個部分重合的閉環(huán)組成，為此需要設(shè)立2個定時器timer1、timer2分別控制程序流，另外黃閃控制也應(yīng)由各自的專用定時器timerAlarm1、timerAlarm2分別控制。

4 小結(jié)

本例中，根據(jù)業(yè)務(wù)需求繪制三態(tài)脈沖圖，精確表達業(yè)務(wù)需求所述的情景，利用狀態(tài)遷移圖揭示業(yè)務(wù)表象下實質(zhì)性的邏輯關(guān)系，理清頭緒，簡化問題。通過對程序流程圖的分析，得知本例控制流特性為二路控制流，從而確立設(shè)置2個定時器分別控制。在編程細節(jié)上，根據(jù)信號燈的控制特點，編寫pass(),alarm()2個子程序，通過調(diào)用子程序，實現(xiàn)對相應(yīng)信號燈的控制。這種方式的編碼設(shè)置，實現(xiàn)代碼重用，提高編程效率，并使程序簡練易讀，也為日后系統(tǒng)維護提供方便。

[1]《Visual Basic 6.0程序設(shè)計與應(yīng)用教程》李俊編著，電子工業(yè)出版社

[2]《Visual Basic開發(fā)實戰(zhàn)》軟件開發(fā)技術(shù)聯(lián)盟編著，清華大學出版社

[3]《Visual Basic 2015入門經(jīng)典（第8版）/NET開發(fā)經(jīng)典名著》[美]Bryan Newsome著；李周芳，石磊，譯.清華大學出版社