Světla snímače pohybu Základní 3: 8 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:23

Pro náš konečný projekt v digitálním designu jsme se rozhodli pro simulaci světelných senzorů pohybu. Aktivují se nejen v blízkosti objektu, ale také se aktivují pouze v určitou denní dobu. Jsme schopni to modelovat pomocí FPGA (deska Basys3). Zatímco pomocí FPGA jsme uživateli umožnili zadat čas, ve kterém se pohybová čidla mohou začít aktivovat, a pak čidla vyšlou signál podle toho, který snímač je rozsvítit to konkrétní světlo v dané místnosti nebo oblasti. Modelovali jsme to tak, že jsme v danou dobu nechali aktivovat pouze jeden pohybový senzor a podle toho zapnuli daná světla. Z důvodu časového omezení nemůžeme nechat čas zadaný uživatelem ovlivnit aktivaci pohybového senzoru. Základ naší logiky by však měl umožnit někomu snadno replikovat a vylepšovat ji.

### Níže uvedený odkaz ukazuje video z projektu

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

Krok 1: Potřebné vybavení

Pro tento projekt budete potřebovat následující:

-Basys3 Board

-USB na microusb kabel

-8 propojovacích vodičů na prkénko

-prkénko

-2 difúzní LED

Krok 2: Blackbox Diagram/konečný stavový stroj

Tento diagram černé skříňky ukazuje požadované vstupy potřebné k zapnutí světel LED. Hodinový vstup a minimální vstup představuje čas, který uživatel zadal na základní desce (pomocí přepínačů). Jako, pro vstup SW představuje, ve které části místnosti se uživatel nachází (opět pomocí přepínačů k reprezentaci objektu polohy je).

FSM ukazuje přechod z jedné oblasti do jiné oblasti místnosti, kde se v daném čase nachází předmět. V různých místnostech jsou 4 různé senzory, které jsou reprezentovány jako (s1, s2, s3, s4). Které ovládají výstupy nebo světla v různých místnostech, například světlo (L1, L2, L3). Počáteční stav senzorů nikoho nezjistí, takže všechna světla jsou vypnutá. Chcete -li přejít do dalšího stavu (stav 1), s1 musí detekovat někoho, s2, s3 a s4 budou vypnuty. Na výstupu bude L1 (rozsvítí se kontrolka 1), L2 a L3 budou vypnuty. Pro přechod do stavu 2 ze stavu 1 musí být s1, s3 a s4 vypnuté, s2 musí být zapnuté. Tím se zapnou L1 a L2. Pro přechod z tohoto stavu do dalšího stavu musí být s3 zapnutý a všechna ostatní čidla vypnutá. Tím se zapnou L2 a L3, L1 bude vypnuto. Pro přechod do konečného stavu musí být S4 zapnutý a všechna ostatní čidla musí být vypnutá. Tím se zapne pouze L3, všechna ostatní světla zhasnou. Pokud osoba vstoupí do místnosti ze strany s4 a opouští s1, budou všechny kroky v opačném pořadí.

Krok 3: Digitální hodiny BlackBox

Účelem digitálních hodin, které jsme vytvořili, je, aby se světla senzorů neaktivovala během dne a fungovala pouze v době, kterou uživatel zadal. Digitální hodiny zabírají hodiny a vstupy pomocí přepínačů na desce basys3 a aby je bylo možné načíst na desku, musíte stisknout (led_btn), aby se na desce zobrazily. Přidali jsme také tlačítko reset (rst_b), abyste mohli znovu nahrát jiný čas. Jelikož má basys3 dostatek prostoru pro zobrazení 3 různých instancí informací, implementovali jsme sekundy na pozadí. Za tímto účelem jsme implementovali sekundový přepínač, takže se bude zvyšovat pouze v čase, když se uživatel rozhodne zapnout (e_sec) vstup na desce basys3. Interní rámcová práce uvnitř digitálních hodin se skládá z klopných obvodů, které ukládají zadaný čas, a čítačů, které zvyšují čas, který uživatel zadal, pouze když je zapnuto (e_sec). Přidáme kód, abyste si mohli prohlédnout, jak byl přesně implementován.

Krok 4: Součásti dohromady a popis

Výše uvedené obrázky ukazují, jak jsou součásti navzájem spojeny. Začíná to tak, že nejprve zadáte hodiny a minuty. Signály z těchto vstupů jsou odesílány do hodin čítačů a minut čítačů, kde sečtou bity dohromady, a výstupní signál čítačů se odešle do komponenty SSEG, kde převádí bity na konkrétní znaky, které se zobrazí na desce basys3. Signál z čítačů však nebude odeslán do komponenty SSEG, dokud uživatel nestlačí vstup (led_btn), to bylo provedeno, protože jsme nevytvořili FSM pro digitální hodiny. Také zadaný čas se nezvýší, dokud nebude zapnut přepínač vstupu (e_sec), protože jinak by na pozadí vždy běžel čítač sekund. Jakmile čítač sec dosáhne „59“, pošle signál do minut, takže se zvýší o min. A provede se od minut do hodin. K dispozici jsou také vstupy pohybového senzoru a signály jsou odesílány do komponenty FSM, kde určuje, do jakého stavu má jít, v závislosti na zapnutém senzoru. Počáteční stav je, když jsou všechny senzory vypnuté. Veškerý popis FSM byl popsán v kroku 2.

Krok 5: Kód

Krok 6: Budoucí úpravy

V budoucnu by bylo vylepšení přidání skutečných pohybových senzorů s kombinací LED do projektu. Abychom mohli zvýšit složitost projektu a zjistit, zda dokážeme vytvořit moderní senzor světelného pohybu. To by způsobilo další problémy, protože budete muset myslet i na blízkost objektu, aby se podle toho rozsvítila světla. Kromě toho všechny ostatní funkce dříve. Také zlepšení funkce digitálních hodin pomocí FSM, místo čekání na zapnutí sekund (e_sec). FSM pro digitální hodiny by byl podobný jako u pohybového senzoru.

Krok 7: Závěr

Celkově nám tento projekt pomohl lépe porozumět tomu, jak stroje s konečným stavem fungují. Navíc u FSM musíte mít vždy na paměti, že potřebujete vědět, v jakém stavu jste a kdy chcete přejít do jiného stavu. Jinými slovy, musíte vědět, kde jste v daném čase a kde budete později. Mějte na paměti, jaké faktory vám (vstupům) umožní přejít do jiného stavu a co bude dělat, až se tam dostane (výstup). Také jsme se naučili, jak ukládat informace na desku basys3 pomocí klopných obvodů, což jsou registry, a jak zvýšit čas pomocí čítačů, které sčítají binární čísla dohromady.

Krok 8: Citace

Two_sseg.vhdl = universal_sseg_dec.vhd

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