Mozgásérzékelő/számlálóvezérelt fények: 7 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:43

Ez a projekt a Digital Design tanfolyam utolsó projektjeként jött létre a Cal Poly -ban, San Luis Obispo -ban (CPE 133).

Miért tesszük ezt? Szeretnénk segíteni a világ természeti erőforrásainak megőrzésében. Projektünk az energiatakarékosságra összpontosít. Több villamos energia megtakarításával meg tudjuk őrizni a villamos energia előállításához használt természeti erőforrásokat. Ahogy elkezdjük 2018 -at, a természeti erőforrásokat hihetetlen mértékben emésztik fel. Szeretnénk tudatában lenni környezetünkre gyakorolt hatásunknak, és részt venni a természeti erőforrások megőrzésében. Az elektronika többféle módon is megvalósítható az energiatakarékosság érdekében, ami a környezetet és a gazdasági állapotunkat is segíti.*Ez a modell a rendelkezésünkre álló alkatrészek felhasználásával készült.

Mi volt az inspirációnk? Az emberek gyakran elfelejtik kikapcsolni az ünnepi fényeket, és energiát pazaroltak azzal, hogy éjszakára bekapcsolva hagyták őket. Valójában ez a projekt energiát takarít meg, mert az „ünnepi fények” csak akkor világítanak, ha emberek vannak a közelben, és így energiát takarítanak meg, ha senki nincs a közelben. Ezenkívül időzítőt akartunk tervezni, hogy a lámpák adott idő után teljesen kialudjanak, hogy ne kapcsoljanak be például hajnali 3 órakor észlelt mozgás miatt.

Hogyan használhatná ezt a kialakítást? Ez a kialakítás megvalósítható mindenféle lámpához, legyen az dekoratív, praktikus vagy mindkettő. Ha azt szeretné, hogy például az asztali lámpája egyszerre csak 6 órán keresztül működjön. A számlálót 21 600 másodpercre kell állítani (6 óra x 3, 600 másodperc/óra). Amíg a számláló aktívan növekszik, a mozgásérzékelő irányítja a fényt. Így minden alkalommal, amikor az idő alatt kikapcsol, csak le kell lengetnie a kezét a mozgásérzékelő előtt, és újra bekapcsol. Ha elalszik az asztalánál, és 7 órával később felébred, a mozgása nem kapcsolja be.

1. lépés: Szükséges szoftver és hardver

Szoftver:

• A Vivado 2016.2 (vagy újabb verzió) itt található
• Az Arduino IDE 1.8.3 (vagy újabb verzió) itt található

Hardver:

• 1 Basys 3 tábla
• 1 Arduino Uno
• 2 Kenyeretábla
• 1 HC-SR04 ultrahangos hatótávolság érzékelő
• 9 Férfi-férfi vezeték
• 1 LED
• 1 100Ω ellenállás

2. lépés: Kódok (Vivado)

Véges állapotú gép (lásd a fenti állapotdiagramot):

A LED véges állapotú gépet igényelt. A LED -eknek csak két be- és kikapcsolási állapota van. Csak két bemenet vezérli a LED állapotát, a számláló és az érzékelő. A LED csak akkor világíthat, ha az érzékelő mozgást észlel, és amikor a számláló nullától harminc másodpercig számol. Minden más esetben a LED kialszik.

Fájl neve: LEDDES

Számláló:

A számláló lehetővé teszi, hogy korlátozzuk azt az időt, amely alatt a mozgásérzékelő aktiválni tudja a LED -et. Értéke a Basys 3 Board hét szegmenses kijelzőjén jelenik meg egy forráskódon („sseg_dec”) keresztül. Amikor a Reset kapcsoló le van állítva (érték: '0'), a számláló minden másodpercben növekszik 0 -ról 30 -ra. Amikor eléri a 30 -at, lefagy ezen a számon. Nem indul újra 0 -ról, amíg a Reset kapcsolót 1 -re és 1 -re nem állítja vissza. Amikor a Reset visszaáll a „0” -ra, a számláló 0 -ról 30 -ra újraindul. Ez a megvalósítás egy órajel használatát is igényli, kódját az alábbiakban adjuk meg ("clk_div2").

Fájl neve: FinalCounter

SZOLGÁLTATOTT FÁJLOK:

Hét szegmenses kijelző:

Ez a kód lehetővé teszi a hét szegmenses kijelzőn a tizedes értékek megjelenítését. Az egyik almodul dekódolóként működik egy 8 bites bináris bemenet és egy 4 bites bináris kódolású decimális között. A másik felosztja az órajelet, hogy bizonyos sebességgel frissítse az értékét.

Fájl neve: sseg_dec

Órajel:

Ez a kód lehetővé teszi, hogy a számláló 1 másodperces lépésekben növekedjen. A bemeneti órajel frekvenciáját lassabb frekvenciára osztja fel. Alkalmazkodtunk ahhoz, hogy 1 másodperces időszakot biztosítsunk, ha a max_count: integer: = (3000000)”konstansot„ állandó max_count: integer: = (50000000)”értékre változtatjuk.

Fájlnév: clk_div2

Feltett fájlok: sseg_dec, clk_div2 *Ezeket a forrásfájlokat Bryan Mealy professzor biztosította.

3. lépés: Az összetartozás megértése (VHDL -komponensek vázlatai)

A fő fájl ("MainProjectDES") tartalmazza az összes korábban tárgyalt alfájlt. A fenti módon kapcsolódnak egymáshoz. A különböző komponensek porttérképek segítségével kapcsolódnak egymáshoz, hogy jelet küldjenek az egyik elemről a másikra.

Amint észrevette, a FinalCounter 5 bites kimenetet biztosít, míg az sseg_dec 8 bites bemenetet igényel. Ennek kompenzálására a két komponenst összekötő jelet úgy állítottuk be, hogy "000" kezdődjön, és hozzáadjuk a számláló 5 bites kimenetét. Így 8 bites bemenetet biztosít.

Korlátok:

Ahhoz, hogy ezeket a kódokat fussuk a Basys 3 táblán, kényszerfájlra volt szükség, amely minden jelre megmondja, merre kell menni, és hogyan kell csatlakoztatni az alkatrészeket.

4. lépés: Kód (Arduino)

Beprogramoztuk az Arduino Uno -t, hogy a mozgásérzékelő segítségével érzékelje a mozgást, és olyan kimenetet biztosítson, amely jelzi a LED világítását. Ezenkívül az érzékelő mozgásérzékeléséhez futó hurkok szükségesek, amelyek folyamatosan keresik a távolság változását. Lényegében egy időzítőre van szükség, amely egyidejűleg fut, hogy „magas” jelet adjon ki, hogy a LED világíthasson, míg az időzítőt újra kell állítani, ha új mozgást észlel, amit a tudáskör alapján szinte lehetetlen megvalósítani a Vivado -n osztályból. Ezenkívül Arduino-t használtunk, mert nem lenne kivitelezhető a HC-SR04 használata a Basys 3 kártyával, mivel az alaplap csak 3,3 V-ot táplál, míg az érzékelő 5 V-os tápegységet igényel. Az észlelő mozgás megvalósításához ez a tényleges kódolás, szemben a CAD -vel a VHDL -ben.

Az érzékelő beépített impulzusos funkcióját használtuk az érzékelő által eredetileg kibocsátott hang és az objektum ütése közben visszapattanó hang közötti idő lekérésére. Ezután a hangsebességet és az időintervallumot használjuk a tárgy és az érzékelő közötti távolság kiszámításához. Ebből tároljuk az aktuális távolságot, és nyomon követjük. 150 ms -onként ellenőrizzük a távolságot. Az elapsedmil könyvtárat is használtuk egy belső időzítő futtatására az arduino -n belül, hogy nyomon kövessük az eltelt időt. Ha mozgásnak megfelelő távolságváltozást észlelünk, az időzítő nullázódik, és 3 másodpercig világít. Amikor az érzékelő újabb mozgást észlel, az időzítő 0 -ra áll vissza, és a LED jelzőfénye "magas" lesz a következő 3 másodpercben. Az alábbiakban csatoltuk az Arduino kód másolatát.

5. lépés: Hogyan illeszkednek össze összetevőink

Amint a "Basys3: Pmod Pin-out Diagram*" és az Arduino Uno Board fotóján látható, kiemeltük és felcímkéztük a használt portokat.

1. A LED és a Basys 3 tábla

A LED sorba van kötve a 100Ω ellenállással. -A fehér vezeték összeköti az ellenállást a Basys 3 tábla PWR csapjával. -A sárga vezeték a LED -et a Basys 3 kártya H1 -es csatlakozójához köti.

2. A mozgásérzékelő és az Arduino Uno

-A narancssárga vezeték összeköti a mozgásérzékelő Vcc-jét (teljesítményét) az Arduino Uno kártya 5V-os érintkezőjével. a mozgásérzékelőt az Arduino Uno kártya 9. érintkezőjéhez.

[Az általunk használt vezetékek túl rövidek voltak az alkatrészek eléréséhez, ezért össze voltak kötve]

3. A Basys 3 Board és az Arduino Uno

A sárga huzal összeköti a Basys 3 tábla A14 -es érintkezőjét az Arduino Uno kártya 6 -os érintkezőjével.

*Ez az ábra a Digilent "Basys 3 ™ FPGA Board Reference Manual" -ból származik, amely itt található.

6. lépés: demonstráció

7. lépés: Ideje kipróbálni

Gratulálunk! Elértük mozgásérzékelő és számlálóvezérelt fényprojektünk végét! Köszönjük, hogy elolvasta az Instructables bejegyzésünket. Itt az ideje, hogy megpróbálja saját maga felépíteni ezt a projektet. Ha minden lépést gondosan követ, akkor olyan mozgásérzékelővel és számlálóval vezérelt lámpával kell rendelkeznie, amely hasonló a miénkhez! Sok sikert kívánunk a projekt megvalósításához, és reméljük, hogy ez hozzájárulhat a villamos energia és a természeti erőforrások megtakarításához!