Đèn cảm biến chuyển động Cơ sở 3: 8 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Đối với dự án cuối cùng của chúng tôi về thiết kế kỹ thuật số, chúng tôi đã quyết định mô phỏng đèn cảm biến chuyển động, chúng không chỉ kích hoạt khi một vật thể ở gần nó mà còn kích hoạt chỉ trong một khoảng thời gian nhất định trong ngày. Chúng tôi có thể lập mô hình này bằng cách sử dụng FPGA (bảng Basys3). Trong khi sử dụng FPGA, chúng tôi đã cho phép người dùng nhập thời gian mà cảm biến chuyển động có thể bắt đầu kích hoạt và sau đó các cảm biến sẽ gửi tín hiệu tùy thuộc vào cảm biến đó. là bật đèn cụ thể trong phòng hoặc khu vực đó. Chúng tôi đã mô hình hóa điều này bằng cách chỉ cho phép một cảm biến chuyển động được kích hoạt tại một thời điểm nhất định và bật các đèn đã cho tương ứng. Do thời gian bị hạn chế, chúng tôi không thể làm cho thời gian do người dùng nhập vào ảnh hưởng đến việc kích hoạt cảm biến chuyển động. Tuy nhiên, cơ sở logic của chúng ta sẽ cho phép ai đó dễ dàng sao chép và cải thiện nó.

### Liên kết bên dưới hiển thị video về Dự án

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

Bước 1: Thiết bị cần thiết

Đối với dự án này, bạn sẽ cần những thứ sau:

-Basys3 Ban

-USB sang microusb cáp

-8 dây jumper breadboard

-Breadboard

-2 đèn LED khuếch tán

Bước 2: Sơ đồ hộp đen / Máy trạng thái hữu hạn

Sơ đồ hộp đen này hiển thị các đầu vào bắt buộc cần thiết để đèn led bật. Đầu vào Giờ và đầu vào Min thể hiện thời gian người dùng nhập trên bảng basys3 (sử dụng công tắc). Đối với đầu vào sw đại diện cho phần nào của người dùng trong phòng (một lần nữa sử dụng các công tắc để đại diện cho đối tượng vị trí đang ở).

FSM cho thấy sự chuyển đổi từ khu vực này sang khu vực khác của phòng nơi có đối tượng tại một thời điểm nhất định. Có 4 cảm biến khác nhau trong các phòng khác nhau được biểu thị là (s1, s2, s3, s4). Điều khiển các đầu ra, hoặc đèn trong các phòng khác nhau, ví dụ như ánh sáng (L1, L2, L3). Trạng thái ban đầu các cảm biến không phát hiện ra ai nên tất cả các đèn đều tắt. Để chuyển sang trạng thái tiếp theo (Trạng thái 1), s1 phải phát hiện ai đó, s2, s3 và s4 sẽ tắt. Điều này sẽ xuất ra L1 (bật đèn 1), L2 và L3 sẽ tắt. Để chuyển sang trạng thái 2 từ trạng thái 1, s1, s3 và s4 phải tắt, s2 phải bật. Điều này sẽ bật L1 và L2. Để chuyển sang trạng thái tiếp theo từ trạng thái này, s3 phải bật và tắt tất cả các cảm biến khác. Điều này sẽ bật L2 và L3, L1 sẽ tắt. Để chuyển sang trạng thái cuối cùng, S4 phải bật và tất cả các cảm biến khác phải tắt. Điều này sẽ chỉ bật L3, tất cả các đèn khác sẽ tắt. Nếu một người vào phòng từ phía s4 và đi ra qua s1, tất cả các bước sẽ theo thứ tự ngược lại.

Bước 3: Đồng hồ kỹ thuật số Blackox

Mục đích của đồng hồ kỹ thuật số mà chúng tôi tạo ra là để đèn cảm biến không kích hoạt vào ban ngày và chỉ hoạt động trong thời gian người dùng nhập. Đồng hồ kỹ thuật số nhận đầu vào giờ_in và mins_in bằng cách sử dụng các công tắc trên bảng basys3, và để có thể tải nó lên bảng, bạn cần nhấn (led_btn) để nó hiển thị trên bảng. Chúng tôi cũng đã thêm nút đặt lại (rst_b) để bạn có thể tải lên lại vào thời điểm khác. Vì basys3 có đủ không gian để hiển thị 3 trường hợp thông tin khác nhau, chúng tôi đã triển khai giây trong nền. Vì mục đích này, chúng tôi đã triển khai công tắc giây để nó chỉ tăng lên theo thời gian khi người dùng quyết định bật đầu vào (e_sec) trên bảng basys3. Khung bên trong hoạt động bên trong đồng hồ kỹ thuật số được tạo thành từ các flip-flops lưu trữ thời gian đã nhập và bộ đếm giúp tăng thời gian người dùng nhập chỉ khi (e_sec) được bật. Chúng tôi sẽ thêm mã để bạn có thể xem cách nó được triển khai chính xác.

Bước 4: Các thành phần cùng nhau và mô tả

Những hình ảnh trên cho thấy các thành phần được kết nối với nhau như thế nào. Nó bắt đầu bằng cách lấy đầu vào hàng giờ và phút. Các tín hiệu từ các đầu vào đó được gửi đến bộ đếm giờ và bộ đếm phút nơi nó cộng các bit lại với nhau và tín hiệu đầu ra của bộ đếm được gửi đến thành phần SSEG nơi nó chuyển đổi các bit thành các ký tự cụ thể sẽ được hiển thị trên bảng basys3. Tuy nhiên, tín hiệu từ bộ đếm sẽ không được gửi đến thành phần SSEG cho đến khi người dùng nhấn đầu vào (led_btn) điều này được thực hiện vì chúng tôi không tạo FSM cho đồng hồ kỹ thuật số. Ngoài ra, thời gian được nhập sẽ không tăng lên cho đến khi công tắc đầu vào (e_sec) được bật vì nếu không thì bộ đếm giây sẽ luôn chạy trong nền. Khi giây của bộ đếm đã đạt đến ‘59’, nó sẽ gửi tín hiệu đến từng phút để nó tăng dần từng phút được thực hiện từ phút đến giờ. Ngoài ra, có các đầu vào cảm biến chuyển động và các tín hiệu được gửi đến thành phần FSM, nơi nó xác định trạng thái sẽ đi đến tùy thuộc vào cảm biến. Trạng thái ban đầu của nó là khi tất cả các cảm biến tắt. Tất cả các mô tả về FSM đã được mô tả trong bước 2.

Bước 5: Mã

Bước 6: Các sửa đổi trong tương lai

Trong tương lai, việc bổ sung các cảm biến chuyển động thực tế với sự kết hợp của đèn LED vào dự án sẽ là một cải tiến, do đó chúng tôi có thể tăng độ phức tạp của dự án và để xem liệu chúng tôi có thể tạo ra một cảm biến ánh sáng chuyển động hiện đại hay không. Điều này sẽ tạo ra nhiều vấn đề hơn vì bạn sẽ phải nghĩ đến khoảng cách gần của đối tượng để đèn bật sáng cho phù hợp. Ngoài ra, tất cả các chức năng khác trước đây. Ngoài ra, cải thiện chức năng của đồng hồ kỹ thuật số sử dụng FSM thay vì đợi người dùng bật giây (e_sec). FSM cho đồng hồ kỹ thuật số sẽ tương tự như FSM của cảm biến chuyển động.

Bước 7: Kết luận

Nhìn chung, dự án này đã giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cách vận hành của các cỗ máy trạng thái hữu hạn. Ngoài ra, với FSM, bạn luôn phải ghi nhớ rằng bạn cần biết trạng thái của mình và khi nào bạn muốn chuyển sang trạng thái khác. Nói cách khác, bạn cần biết mình đang ở đâu tại một thời điểm nhất định và sau này bạn sẽ ở đâu. Hãy ghi nhớ những yếu tố nào sẽ cho phép bạn (đầu vào) thay đổi sang trạng thái khác và nó sẽ làm gì khi đến đó (đầu ra). Chúng tôi cũng đã học cách lưu trữ thông tin trong bảng basys3 bằng cách sử dụng flip-flops là các thanh ghi và cách tăng thời gian bằng cách sử dụng các bộ đếm cộng các số nhị phân với nhau.

Bước 8: Vận động

Two_sseg.vhdl = Universal_sseg_dec.vhd

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