प्रतिस्पर्धी बजर सिस्टम: 5 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:20

इस परियोजना में डिज़ाइन किया गया प्रतिस्पर्धी बजर सिस्टम क्षेत्रीय और राष्ट्रीय विज्ञान बाउल प्रतियोगिताओं में उपयोग किए जाने वाले बजर सिस्टम के समान ही संचालित होता है। यह प्रोजेक्ट मेरे हाई स्कूल की साइंस बाउल टीम के साथ तीन साल तक मेरी भागीदारी से प्रेरित था। हमारी हमेशा से ५-सेकंड और २०-सेकंड के टाइमर के साथ लॉक-आउट बजर सिस्टम को फिर से बनाने की इच्छा रही है।

बजर सिस्टम पर कुछ पृष्ठभूमि देने के लिए, साइंस बाउल बजर को अधिकतम 8 खिलाड़ियों (8 अलग-अलग बजर के साथ) इनपुट करने के लिए प्रोग्राम किया गया है। एक बार एक बजर दबाने के बाद, पहले व्यक्ति का बजर यह इंगित करने के लिए जलाया जाएगा कि कौन सा खिलाड़ी प्रश्न प्राप्त करता है। बाकी खिलाड़ियों को "लॉक आउट" कर दिया जाएगा, जिसका अर्थ है कि उनके बजर तब तक प्रतिक्रिया नहीं देंगे जब तक कि मॉडरेटर बजर सिस्टम को रीसेट नहीं कर देता।

मॉडरेटर प्रश्नों को पढ़ने के बाद, वह उलटी गिनती शुरू करने के लिए एक बटन दबाएगा जो सात-खंड डिस्प्ले पर प्रदर्शित होगा। "टॉस-अप" प्रश्न के बाद, मॉडरेटर 5 सेकंड से उलटी गिनती शुरू करने के लिए दायां बटन दबा सकता है। इस बीच, "बोनस" प्रश्न के बाद, मॉडरेटर 20 सेकंड से उलटी गिनती शुरू करने के लिए बाएं बटन को दबा सकता है। एक बार जब टाइमर शून्य पर पहुंच जाता है, तो एक ध्वनि बजर इंगित करेगा कि खिलाड़ी का समय समाप्त हो गया है।

सिस्टम और काउंट डाउन टाइमर को रीसेट करने के लिए, मॉडरेटर केंद्र बटन दबा सकता है। लॉकआउट मैकेनिज्म और प्लेयर एलईडी को रीसेट करने के लिए, प्लेयर 1 और प्लेयर 2 के स्विच कम होने चाहिए।

चरण 1: सामग्री

आपको निम्नलिखित की आवश्यकता होगी:

• बेसिस3 बोर्ड (या समकक्ष एफपीजीए बोर्ड)
• माइक्रो-बी यूएसबी केबल
• स्पीकर (मैंने एक निष्क्रिय स्पीकर का इस्तेमाल किया)
• 2 तार
• एफपीजीए पर लागू करने के लिए सॉफ्टवेयर (मैंने विवाडो का इस्तेमाल किया)
• प्रतिस्पर्धी बजर सिस्टम फ़ाइल

चरण 2: ब्लैक बॉक्स आरेख

ब्लैक बॉक्स आरेख उन इनपुट और आउटपुट को दिखाता है जिनका उपयोग इस बजर सिस्टम में किया जाएगा।

इनपुट:

प्लेयर1, प्लेयर2 ये इनपुट बेसिस3 बोर्ड पर दो स्विच से जुड़े हैं। सुविधा के लिए सबसे बाएँ और दाएँ स्विच का उपयोग किया जाएगा।

रीसेट करें केंद्र बटन का उपयोग रीसेट बटन को दर्शाने के लिए किया जाएगा।

count_down_20_sec बाएँ बटन का उपयोग 20-सेकंड के टाइमर बटन को दर्शाने के लिए किया जाएगा।

count_down_5_sec दाएँ बटन का उपयोग 20-सेकंड के टाइमर बटन को दर्शाने के लिए किया जाएगा। यह सुनिश्चित करने के लिए कि २०-सेकंड और ५-सेकंड का टाइमर शुरू हो जाए, बटन को तब तक दबाए रखें जब तक कि सात-खंड वाला डिस्प्ले टाइमर न दिखा दे।

CLK FPGA बोर्ड एक घड़ी उत्पन्न करेगा जो 10 ns की आवृत्ति के साथ चलती है।

आउटपुट:

स्पीकर स्पीकर आउटपुट बाहरी बजर या स्पीकर से जुड़ा होता है। आपको स्पीकर को Bassys3 बोर्ड JA pmod पोर्ट से कनेक्ट करना होगा। इस चरण की रूपरेखा नीचे दी जाएगी।

स्पीकर_एलईडी यह आउटपुट बोर्ड के केंद्र में एक एलईडी से जुड़ा है, और यह केवल इंगित करेगा कि एफपीजीए का स्पीकर आउटपुट कब अधिक है। आप इसका उपयोग अपने बाहरी स्पीकर के परीक्षण के लिए कर सकते हैं। ध्यान दें कि कुछ पीएमओडी पोर्ट अच्छी तरह से काम नहीं कर सकते हैं, इसलिए आप अलग-अलग कोशिश कर सकते हैं और एलईडी का उपयोग यह जांचने के लिए कर सकते हैं कि स्पीकर चालू होना चाहिए या नहीं।

SEGMENTS यह आउटपुट दशमलव बिंदु सहित सात-खंड प्रदर्शन पर आठ अलग-अलग खंडों से जुड़ा है।

DISP_EN यह आउटपुट सात-खंड डिस्प्ले पर चार एनोड से जुड़ा है।

प्लेयर_एलईडी यह आउटपुट एक 2-बंडल सिग्नल है जो प्लेयर1 और प्लेयर2 स्विच के ऊपर एलईडी से जुड़ा है। अपने संबंधित स्विच को फ्लिप करने वाला पहला खिलाड़ी एलईडी द्वारा इंगित किया जाएगा। ध्यान दें कि दोनों एलईडी एक साथ चालू नहीं हो सकते।

चरण 3: बाहरी स्पीकर को जोड़ना

बाहरी स्पीकर को बेसिस3 बोर्ड से जोड़ने के लिए, अपने दो तार लें और उन्हें ऊपर की छवि में बताए अनुसार संलग्न करें। सफेद लाइन स्पीकर के नेगेटिव टर्मिनल को बोर्ड के ग्राउंड पोर्ट से जोड़ती है। लाल रेखा स्पीकर के सकारात्मक टर्मिनल को बोर्ड पर JA10 pmod पोर्ट से जोड़ती है।

बाधाओं फ़ाइल को डिज़ाइन किया गया है ताकि JA1 से JA10 तक का कोई भी पोर्ट काम करे। हालाँकि, बोर्ड पर कुछ पिन अनुत्तरदायी हैं, इसलिए यदि JA10 काम नहीं करता है, तो आप अन्य पोर्ट आज़मा सकते हैं।

चरण 4: संरचनात्मक आरेख

ऊपर की छवि प्रतिस्पर्धी बजर प्रणाली के संरचनात्मक आरेख को दिखाती है जिसमें मुख्य मॉड्यूल बनाने वाले सभी घटक शामिल हैं। उनका विवरण इस प्रकार है:

प्लेयर_लॉकआउट_एलईडी1 प्लेयर लॉकआउट एलईडी घटक एक परिमित राज्य मशीन है जो एक-हॉट एन्कोडिंग का उपयोग करती है। इसमें चार इनपुट हैं: प्लेयर 1, प्लेयर 2, रीसेट और सीएलके। इसमें 2-बिट बंडल आउटपुट प्लेयर_एलईडी है। प्लेयर_लॉकआउट_एलईडी1 घटक के इनपुट और आउटपुट मुख्य मॉड्यूल के समान-नाम वाले इनपुट और आउटपुट से सीधे जुड़े हुए हैं।

buzzer_tone1 बजर घटक एक मंच पर पोस्ट किए गए इस कोड पर आधारित है

stackoverflow.com/questions/22767256/vhdl-… हालांकि, इसे 440 हर्ट्ज (एक नोट) की आवृत्ति के साथ एक सतत ध्वनि आउटपुट करने के लिए संशोधित किया गया था। सक्षम इनपुट बजर_इनेबल सिग्नल से जुड़ा है जो down_counter_FSM1 घटक का आउटपुट है।

clk_div1 क्लॉक डिवाइडर घटक पॉलीलर्न पर प्रदान किए गए प्रोफेसर ब्रायन मीली के क्लॉक डिवाइडर का एक संशोधित संस्करण है। यह घड़ी को धीमा कर देता है इसलिए आउटपुट अवधि 1 सेकंड है।

down_counter_FSM1 डाउन काउंटर एक FSM है जिसे शून्य तक काउंट डाउन करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। दो संभावित प्रारंभ समय 20 या 5 हैं जिन्हें उपयोगकर्ता इनपुट द्वारा चुना जाता है। यह '1' आउटपुट करता है जब टाइमर शून्य पर पहुंच गया है यह इंगित करने के लिए कि समय समाप्त हो गया है। यह आउटपुट बजर टोन घटक के लिए एक सक्षम के रूप में कार्य करता है। काउंटर एक 8-बिट बंडल सिग्नल भी आउटपुट करता है जो 8-बिट बीसीडी भेजता है जो सेगमेंट डिकोडर को भेजा जाता है। एक अन्य आउटपुट काउंटर_ऑन है जो खंड डिकोडर पर मान्य इनपुट से भी जुड़ा है।

sseg_dec1 सात खंडों वाला डिकोडर घटक PolyLearn पर उपलब्ध कराया गया है और इसे प्रोफेसर ब्रायन मीली ने लिखा है। यह down_counter_FSM1 द्वारा प्रदान किए गए BCD इनपुट का उपयोग करता है, और सात-खंड डिस्प्ले पर दशमलव समकक्ष को आउटपुट करता है। जब काउंटर चालू होता है, तो वैध इनपुट अधिक होता है। यह डिकोडर को सात-खंड डिस्प्ले पर दशमलव संख्या प्रदर्शित करने की अनुमति देता है। जब काउंटर बंद होता है, तो वैध इनपुट कम होता है। सात खंड वाला डिस्प्ले तब केवल चार डैश दिखाएगा।

चरण 5: परिमित राज्य मशीन (FSM) आरेख

परिमित अवस्था मशीन के लिए संवेदनशीलता सूची में प्लेयर1, प्लेयर2, रीसेट और घड़ी शामिल हैं। FSM आउटपुट एक 2-बिट बंडल प्लेयर_LED है जो Bassys3 बोर्ड पर दो LED से जुड़ा है। परिमित राज्य मशीन निम्नलिखित तीन राज्यों को दिखाती है:

ST0 प्रारंभ अवस्था है। इस स्थिति में, दो एलईडी बंद हो जाती हैं। खिलाड़ी1 और खिलाड़ी2 दोनों कम होने पर FSM इस स्थिति में रहेगा। एक अतुल्यकालिक रीसेट भी राज्य को ST0 पर सेट करता है। जब खिलाड़ी 1 स्विच उच्च पर सेट होता है, तो अगला राज्य ST1 होगा। यदि खिलाड़ी 2 स्विच उच्च पर सेट है, तो अगला राज्य ST2 होगा।

ST1 वह राज्य है जिसके लिए खिलाड़ी1 LED चालू है। FSM किसी भी इनपुट के लिए इस स्थिति में रहेगा। इसका मतलब यह है कि जब भी खिलाड़ी1 स्विच उच्च होने के तुरंत बाद प्लेयर2 स्विच उच्च पर सेट हो जाता है, तब भी यह एसटी1 में रहेगा। केवल अतुल्यकालिक रीसेट अगले राज्य को ST0 पर सेट कर सकता है।

ST2 वह राज्य है जिसके लिए खिलाड़ी2 LED चालू है। ST! के समान, FSM किसी भी इनपुट के लिए इस स्थिति में रहेगा, तब भी जब खिलाड़ी2 स्विच उच्च होने के तुरंत बाद खिलाड़ी1 स्विच उच्च पर सेट हो। दोबारा, केवल अतुल्यकालिक रीसेट अगले राज्य को ST0 पर सेट कर सकता है।