Svetlá snímača pohybu, základy 3: 8 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:00

Pre náš konečný projekt v digitálnom dizajne sme sa rozhodli simulovať svetlá pohybových senzorov. Aktivujú sa nielen vtedy, keď je blízko neho predmet, ale aktivujú sa iba počas určitého času dňa. Sme schopní to modelovať pomocou FPGA (doska Basys3). Zatiaľ čo pomocou FPGA sme používateľovi umožnili zadať čas, v ktorom sa snímače pohybu môžu začať aktivovať, a potom senzory vyšlú signál v závislosti od toho, ktorý senzor to je. je zapnúť konkrétne svetlo v danej miestnosti alebo oblasti. Vymodelovali sme to tak, že sme v daný čas nechali aktivovať iba jeden snímač pohybu a podľa toho zapli dané svetlá. Z dôvodu časového obmedzenia nemôžeme nechať čas zadaný používateľom ovplyvniť aktiváciu snímača pohybu. Základ našej logiky by však mal umožniť niekomu jednoduchú replikáciu a vylepšenie.

### Odkaz nižšie zobrazuje video z projektu

drive.google.com/file/d/1FnDwKFfFFDo8mg25j1sW61lUyEqdavQG/view?usp=sharing

Krok 1: Potrebné vybavenie

Na tento projekt budete potrebovať:

-Basys3 doska

-kábel USB na microusb

-8 prepojovacích káblov na chlebovú dosku

-Breadboard

-2 difúzne LED

Krok 2: Schéma blackboxu/stroj konečného stavu

Tento diagram čiernej skrinky ukazuje požadované vstupy potrebné na zapnutie LED diód. Hodinový vstup a minimálny vstup predstavuje čas, ktorý užívateľ zadal na doske basys3 (pomocou prepínačov). Ako, pre vstup SW predstavuje, v ktorej časti miestnosti sa používateľ nachádza (opäť pomocou prepínačov na zobrazenie objektu polohy).

FSM zobrazuje prechod z jednej oblasti do druhej oblasti miestnosti, kde sa v danom čase nachádza predmet. V rôznych miestnostiach sú 4 rôzne snímače, ktoré sú reprezentované ako (s1, s2, s3, s4). Ovládajú výstupy alebo svetlá v rôznych miestnostiach, napríklad svetlo (L1, L2, L3). Počiatočný stav senzorov nikoho nezistí, takže všetky svetlá sú vypnuté. Na prechod do ďalšieho stavu (stav 1) musí s1 detekovať niekoho, s2, s3 a s4 budú vypnuté. Výsledkom bude výstup L1 (zapnite svetlo 1), L2 a L3 budú vypnuté. Na prechod do stavu 2 zo stavu 1 musia byť s1, s3 a s4 vypnuté, s2 musí byť zapnuté. Tým sa zapnú L1 a L2. Na prechod z tohto stavu do ďalšieho stavu musí byť s3 zapnutý a všetky ostatné senzory vypnuté. Tým sa zapnú L2 a L3, L1 sa vypne. Na prechod do konečného stavu musí byť S4 zapnutý a všetky ostatné senzory musia byť vypnuté. Týmto sa zapne iba L3, všetky ostatné svetlá budú vypnuté. Ak osoba vstúpi do miestnosti zo strany s4 a opúšťa s1, všetky kroky budú v opačnom poradí.

Krok 3: Digitálne hodiny BlackBox

Účelom digitálnych hodín, ktoré sme vytvorili, je, aby sa svetlá senzorov neaktivovali počas dňa a fungovali iba počas času, ktorý zadal používateľ. Digitálne hodiny zaberajú vstup hodiny a vstupy pomocou prepínačov na doske basys3 a aby ste ich mohli načítať na dosku, musíte stlačiť tlačidlo (led_btn), aby sa na doske zobrazilo. Pridali sme aj tlačidlo reset (rst_b), aby ste mohli znova nahrať iný čas. Pretože basys3 má dostatok priestoru na zobrazenie 3 rôznych inštancií informácií, implementovali sme sekundy na pozadí. Za týmto účelom sme implementovali sekundový prepínač, takže sa bude zvyšovať iba v čase, keď sa používateľ rozhodne zapnúť (e_sec) vstup na doske basys3. Práca s vnútorným rámcom v digitálnych hodinách sa skladá z preklopných obvodov, ktoré ukladajú zadaný čas a počítadiel, ktoré zvyšujú čas, ktorý používateľ zadal, iba keď je zapnuté (e_sec). Kód pridáme, aby ste si mohli pozrieť, ako bol presne implementovaný.

Krok 4: Komponenty spolu a popis

Vyššie uvedené obrázky ukazujú, ako sú komponenty navzájom prepojené. Začína sa to tak, že sa najskôr zadajú hodiny a minúty. Signály z týchto vstupov sa odosielajú do počítadla hodín a počítadiel minút, kde sa sčítajú bity dohromady, a výstupný signál z čítačov sa odosiela do komponentu SSEG, kde prevádza bity na konkrétne znaky, ktoré sa zobrazia na doske basys3. Signál z počítadiel však nebude odoslaný do komponentu SSEG, kým používateľ nestlačí vstup (led_btn), to sa urobilo, pretože sme nevytvorili FSM pre digitálne hodiny. Tiež sa zadaný čas nebude zvyšovať, kým nebude zapnutý vstupný spínač (e_sec), pretože inak by na pozadí vždy bežal čítač sekúnd. Akonáhle počítadlo sekúnd dosiahne hodnotu „59“, vyšle signál do minút, aby sa zvyšoval v minútach, to isté sa robí z minút na hodiny. K dispozícii sú tiež vstupy snímača pohybu a signály sa odosielajú do komponentu FSM, kde v závislosti od zapnutého snímača určuje, do ktorého stavu sa má prejsť. Jeho počiatočný stav je, keď sú všetky senzory vypnuté. Celý popis FSM bol popísaný v kroku 2.

Krok 5: Kód

Krok 6: Budúce úpravy

V budúcnosti by bolo zlepšenie projektu pridaním skutočných pohybových senzorov s kombináciou diód LED. Aby sme mohli zvýšiť komplexnosť projektu a zistiť, či dokážeme vytvoriť moderný snímač pohybu. To by spôsobilo ďalšie problémy, pretože budete musieť myslieť aj na blízkosť objektu, aby sa podľa toho rozsvietili svetlá. Okrem toho všetky ostatné funkcie predtým. Tiež zlepšenie funkčnosti digitálnych hodín pomocou FSM, namiesto čakania na to, kým používateľ zapne sekundy (e_sec). FSM pre digitálne hodiny by bol podobný snímaču pohybu.

Krok 7: Záver

Celkovo nám tento projekt pomohol lepšie porozumieť fungovaniu strojov s konečným stavom. Navyše, pri FSM musíte mať vždy na pamäti, že musíte vedieť, v akom stave sa nachádzate a kedy sa chcete zmeniť na iný stav. Inými slovami, musíte vedieť, kde ste v danom čase a kde sa budete nachádzať neskôr. Majte na pamäti, aké faktory vám (vstupom) umožnia zmeniť sa na iný stav a čo urobí, keď sa tam dostane (výstup). Tiež sme sa naučili, ako ukladať informácie na dosku basys3 pomocou žabiek, ktoré sú registrami, a ako zvýšiť čas pomocou počítadiel, ktoré sčítajú binárne čísla.

Krok 8: Citácia

Dva_sseg.vhdl = universal_sseg_dec.vhd

Ratner, James a Cheng Samuel.. Ratface Engineering.universal_sseg_dec.vhd