Конкурстук Buzzer системасы: 5 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:39

Бул долбоордо иштелип чыккан атаандаштык сигнал системасы Аймактык жана Улуттук Science Bowl Конкурстарында колдонулган сигнал системаларына окшош иштейт. Бул долбоор менин жогорку мектебимдин илимий чөйчөк командасы менен үч жыл бою катышуум менен шыктандырылган. Бизде ар дайым 5 секунддук жана 20 секунддук таймер менен кулпуланган үн чыгаруучу системаны кайра түзүү каалоосу болгон.

Күзгү системасы жөнүндө бир аз маалымат берүү үчүн, илим чөйчөгүнүн баскычтары эң көп 8 оюнчуну киргизүү үчүн программаланган (8 өзүнчө ызы -чуу менен). Бир сигналды баскандан кийин, биринчи адамдын коңгуроосу күйгүзүлүп, кайсы оюнчу суроону алганын көрсөтөт. Калган оюнчулар "кулпуланып" калышат, демек модератор сигналдык тутумду баштапкы абалга келтирмейинче, алардын ызылдагандары жооп бербейт.

Модератор суроолорду окугандан кийин, ал жети сегменттүү дисплейде көрсөтүлө турган артка саноо таймерин баштоо үчүн баскычты басат. "Ыктыруу" суроосунан кийин, модератор 5 секунддан кайра саноону баштоо үчүн оң баскычты баса алат. Ошол эле учурда, "бонустук" суроодон кийин, модератор 20 секунддан баштап кайра эсептөөнү баштоо үчүн сол баскычты баса алат. Таймер нөлгө жеткенде, үн сигналы оюнчунун убактысы бүткөнүн көрсөтөт.

Системаны жана кайра эсептөө таймерин баштапкы абалга келтирүү үчүн, модератор борбордук баскычты баса алат. Кулпулоо механизмин жана плеердин диоддорун баштапкы абалга келтирүү үчүн, 1 -оюнчу менен 2 -оюнчунун өчүргүчтөрү төмөн болушу керек.

1 -кадам: материалдар

Сизге төмөнкүлөр керек болот:

• Basys3 тактасы (же ага барабар FPGA тактасы)
• Micro-B USB кабели
• Динамик (мен пассивдүү динамикти колдондум)
• 2 зым
• FPGAда ишке ашыруу үчүн программалык камсыздоо (мен Vivado колдондум)
• Конкурстук Buzzer системасынын файлы

2 -кадам: Кара кутунун диаграммасы

Кара куту диаграммасы бул ызы -чуу системасында колдонула турган кириштерди жана чыгууларды көрсөтөт.

Киргизүүлөр:

player1, player2 Бул кириштер Basys3 тактасындагы эки өчүргүчкө туташтырылган. Ыңгайлуулук үчүн эң сол жана оң жагындагы которгучтар колдонулат.

баштапкы абалга келтирүү Борбордун баскычы баштапкы абалга келтирүү баскычын көрсөтүү үчүн колдонулат.

count_down_20_sec Сол баскыч 20 секунддук таймерди көрсөтүү үчүн колдонулат.

count_down_5_sec Оң баскыч 20 секунддук баскычты көрсөтүү үчүн колдонулат. 20 секунддук жана 5 секунддук таймердин иштешин камсыз кылуу үчүн, баскычты жети сегменттүү дисплей таймерди көрсөтмөйүнчө кармап туруңуз.

CLK FPGA тактасы 10 нс жыштыгы менен иштеген саатты жаратат.

ЧЫГЫШТАР:

спикер Динамиктин чыгышы тышкы сигналга же динамикке туташкан. Динамикти Basys3 board JA pmod портторуна туташтырууга туура келет. Бул кадам төмөндө баяндалат.

Speaker_LED Бул чыгаруу тактанын борборундагы LEDге туташкан жана FPGAнын спикери жогорку болгондо гана көрсөтүлөт. Сиз муну тышкы спикериңизди текшерүү үчүн колдоно аласыз. PMod портторунун айрымдары жакшы иштебей калышы мүмкүн экенин эске алыңыз, андыктан ар кандай портторду сынап көрүңүз жана динамиктин күйүп тургандыгын текшерүү үчүн LEDди колдонуңуз.

СЕГМЕНТТЕР Бул чыгаруу ондук чекитти кошкондо жети сегменттүү дисплейдеги сегиз жеке сегментке туташкан.

DISP_EN Бул чыгаруу жети сегменттүү дисплейдеги төрт анодго туташкан.

player_LED Бул чыгаруу плеер1 жана player2 өчүргүчтөрүнүн үстүндөгү LEDлерге туташкан 2 таңгак сигнал. Тиешелүү которуштурууну которгон биринчи оюнчу LED менен көрсөтүлөт. Белгилей кетсек, эки LED тең бир убакта күйө албайт.

3 -кадам: Тышкы динамикти туташтыруу

Тышкы динамикти Basys3 тактасына туташтыруу үчүн, эки зымыңызды алып, жогорудагы сүрөттө көрсөтүлгөндөй тиркеңиз. Ак сызык спикердин терс терминалын борттогу жер портуна туташтырат. Кызыл сызык динамиктин оң терминалын борттогу JA10 pmod портуна туташтырат.

Чектөөлөр файлы JA1ден JA10га чейинки каалаган порт иштеши үчүн иштелип чыккан. Бирок, тактадагы кээ бир казыктар жооп бербейт, андыктан JA10 иштебесе, башка портторду колдонуп көрүңүз.

4 -кадам: структуралык диаграмма

Жогорудагы сүрөттө негизги модулду түзгөн бардык компоненттерди камтыган атаандаштык сигнал системасынын структуралык диаграммасы көрсөтүлгөн. Алардын сүрөттөмөсү төмөнкүчө:

player_lockout_LED1 плеерди блокировкалоочу LED компоненти бир ысык коддоону колдонгон чектүү мамлекеттик машина. Анын төрт кирүүсү бар: player1, player2, reset жана CLK. Анда 2-бит таңгак чыгаруу player_LED камтылган. Player_lockout_LED1 компонентинин кириштери жана чыгуулары негизги модулдун бирдей аталышындагы кириштерине жана чыгууларына түздөн-түз байланыштуу.

buzzer_tone1 Зумзардын компоненти форумда жарыяланган бул кодго негизделген

stackoverflow.com/questions/22767256/vhdl-… Бирок, ал 440 Гц жыштыгы менен үзгүлтүксүз үндү чыгаруу үчүн өзгөртүлгөн (Эскертүү). Иштетүү киргизүү down_counter_FSM1 компонентинин чыгышы болгон buzzer_enable сигналына туташкан.

clk_div1 Саатты бөлүүчү компонент PolyLearnде берилген профессор Брайан Мелинин саат бөлгүчүнүн өзгөртүлгөн версиясы. Бул саатты жайлатат, андыктан чыгаруу мөөнөтү 1 секунд.

down_counter_FSM1 Ылдый эсептегич нөлгө чейин эсептөө үчүн иштелип чыккан FSM. Баштоонун эки жолу 20 же 5, бул колдонуучунун тандоосу менен тандалат. Убакыт бүткөнүн көрсөтүү үчүн таймер нөлгө жеткенде '1' чыгат. Бул чыгаруу ызы -чуу компонентин иштетүү катары иштейт. Эсептегич сегменттин декодерине жөнөтүлгөн 8 биттик BCD жөнөтүүчү 8 биттик таңгак сигналын чыгарат. Дагы бир чыгым - бул counter_on, ал сегменттин декодериндеги жарактуу киргизүүгө туташкан.

sseg_dec1 Жети сегменттен турган декодер компоненти PolyLearnде берилген жана профессор Брайан Мили тарабынан жазылган. Бул down_counter_FSM1 тарабынан берилген BCD киргизүүнү колдонот жана жети сегменттүү дисплейде ондук эквивалентти чыгарат. Эсептегич күйгүзүлгөндө, жарактуу киргизүү жогору болот. Бул декодерге ондук санды жети сегменттүү дисплейде көрсөтүүгө мүмкүндүк берет. Эсептегич өчүрүлгөндө, жарактуу киргизүү аз. Жети сегменттүү дисплей анда төрт гана тире көрсөтөт.

5 -кадам: Чектүү мамлекеттик машина (FSM) диаграммасы

Чектүү мамлекеттик машинанын сезгичтик тизмесине player1, player2, баштапкы абалга келтирүү жана саат кирет. FSM чыгаруу-бул Basys3 тактасындагы эки светодиодго туташкан 2-биттик player_LED. Чектүү абал машинасы төмөнкү үч абалды көрсөтөт:

ST0 - баштапкы абал. Бул абалда эки светодиод өчүрүлөт. Player1 жана player2 төмөн болсо, FSM ушул абалда калат. Асинхрондук абалга келтирүү абалды ST0 деп коет. Player1 которгуч бийикке коюлганда, кийинки абал ST1 болот. Player2 которгуч жогору коюлса, кийинки абал ST2 болот.

ST1 - player1 LED күйгөн абал. Киргизүү үчүн FSM ушул абалда калат. Бул player2 алмаштыргычы player1 которгуч жогору болгондон кийин дароо эле жогору коюлса дагы, ал ST1де калат дегенди билдирет. Асинхрондук кайра коюу гана кийинки абалды ST0го орното алат.

ST2 - player2 LED күйгөн абал. ST! Окшоп, FSM player2 которгуч жогору болгондон кийин дароо player1 которгуч жогору коюлса дагы, ар кандай киргизүү үчүн ушул абалда калат. Дагы, асинхрондук абалга келтирүү гана кийинки абалды ST0го орното алат.