यूनिवर्सल ऑफ स्विच का मॉडल: 10 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:22

क्या आप यह देख कर थक गए हैं कि सोने से पहले आपके घर की सभी लाइटें बंद हैं? क्या आप चाहते हैं कि आप बिना किसी झंझट के एक ही बार में हर लाइट बंद कर दें? बिजली और समय बचाने के लिए, हमने एक ऐसी प्रणाली बनाने का फैसला किया जो सैद्धांतिक रूप से पूरे घर को एक ही बार में बंद कर सके।

हमने कुछ एलईडी और एक बेसिस 3 सर्किट बोर्ड का उपयोग करके इस अवधारणा का एक प्रमाण तैयार किया, और एक ऐसा डिज़ाइन बनाया जो एक बटन के पुश के साथ सभी एलईडी को निष्क्रिय कर देगा। इस मॉडल को एक वास्तविक होम लाइटिंग सिस्टम के लिए भी लागू किया जा सकता है, हालांकि इसके लिए दी गई वीएचडीएल फाइलों में अधिक जटिल तारों और संशोधनों की आवश्यकता होगी।

चरण 1: दी गई VHDL फ़ाइलें आयात करें

हमारे मॉडल के सही ढंग से काम करने के लिए आपको सॉफ्टवेयर डाउनलोड करना होगा जो बेसिस 3 बोर्ड को इसके निर्देश देता है।

सबसे पहले आपको वीएचडीएल फाइलों को हार्डवेयर में लागू करने के लिए एक संश्लेषण उपकरण डाउनलोड करना होगा। यदि आप यह सुनिश्चित करना चाहते हैं कि सभी कोड बिना किसी संशोधन की आवश्यकता के हमारे डिजाइन को पूरी तरह से दोहराएंगे, तो हम अनुशंसा करते हैं कि आप विवाडो 2016.2 का उपयोग करें। विवाडो स्थापित करने के बाद आप एक प्रोजेक्ट बना सकते हैं और हमारी स्रोत फाइलें डाउनलोड कर सकते हैं। उन्हें अपने प्रोजेक्ट में स्रोत के रूप में जोड़ें, साथ ही बाधाओं फ़ाइल को जोड़ना न भूलें!

आगे हम बताएंगे कि प्रत्येक स्रोत फाइल क्या करती है। यदि आप डिवाइस के भौतिक निर्माण में जाना चाहते हैं तो चरण 2 से 6 तक छोड़ें।

चरण 2: वीएचडीएल टॉप मॉड्यूल का टूटना

परियोजना का शीर्ष मॉड्यूल वह है जो सभी व्यक्तिगत घटक मॉड्यूल को प्रयुक्त हार्डवेयर से जोड़ता है। जैसा कि आप देख सकते हैं कि हमारे पास किलस्विच और बजरकंट्रोल मॉड्यूल शीर्ष पर घटकों के रूप में परिभाषित हैं।

निचला खंड निर्दिष्ट करता है कि ये मॉड्यूल एक साथ कैसे जुड़े हैं। हमने चार एलईडी को बोर्ड से जोड़ा है और उन्हें dev3 के माध्यम से किलस्विच मॉड्यूल dev0 के साथ जोड़ा है। हमारे पास चार किलस्विच मॉड्यूल परिभाषित हैं क्योंकि हमें प्रत्येक कनेक्टेड एलईडी की स्थिति को प्रबंधित करने के लिए एक की आवश्यकता है। इनमें से प्रत्येक मॉड्यूल घड़ी और बटन सिग्नल का उपयोग करता है जिसे हमने शीर्ष मॉड्यूल परिभाषा के साथ-साथ उनके संबंधित इनपुट स्विच और आउटपुट डिवाइस सिग्नल में बनाया है।

यूनिवर्सल ऑफ बटन दबाने पर नीचे की तरफ बजर कंट्रोल मॉड्यूल बजर को सक्रिय कर देता है। जैसा कि आप देख सकते हैं बजर कंट्रोल मॉड्यूल को इनपुट के रूप में क्लॉक और बटन सिग्नल पास किया जाता है। इसे तदनुसार नियंत्रित करने के लिए भौतिक बजर आउटपुट पिन भी पास किया जाता है।

चरण 3: वीएचडीएल किल स्विच मॉड्यूल का टूटना

किल स्विच यूनिवर्सल ऑफ बटन है, और मॉड्यूल मुख्य रूप से इसे अन्य सर्किट तत्वों से जोड़ने से संबंधित है ताकि जब इसे दबाया जाए तो सभी लाइटें बंद हो जाएं।

जबकि शीर्ष मॉड्यूल भौतिक हार्डवेयर को सॉफ़्टवेयर से जोड़ने का काम करता है, किलस्विच मॉड्यूल प्रत्येक डिवाइस के मुख्य तर्क को संभालता है। मॉड्यूल क्लॉक सिग्नल, यूनिवर्सल ऑफ बटन और डिवाइस टॉगल स्विच के लिए इनपुट लेता है। बदले में यह उस डिवाइस पिन की स्थिति को नियंत्रित करता है जिससे वह जुड़ा हुआ है।

कोड के आर्किटेक्चर सेक्शन में हम देखते हैं कि मेमोरी को स्टोर करने के लिए dFlipFlop मॉड्यूल पर इसकी निर्भरता है। आप यह भी देख सकते हैं कि हमने चार सिग्नल घोषित किए हैं जिनका उपयोग फ्लिप फ्लॉप को जोड़ने के साथ-साथ हमारे लॉजिक स्टेटमेंट को लागू करने के लिए किया जाएगा। कोड के व्यवहार अनुभाग के भीतर हमने dFlipFlop मॉड्यूल का एक उदाहरण बनाया है और बंदरगाहों को हमारे I/O सिग्नल सौंपे हैं।

यहाँ से हमारे तर्क का मुख्य भाग invertState और isDevOn के सिग्नल मानों में निहित है। डिवाइस के लिए हमारा तार्किक आधार इस प्रकार है: "जब भी स्विच को फेंका जाता है तो प्रकाश उलटा हो जाएगा यह चालू/बंद स्थिति है। किसी भी समय बटन दबाया जाता है, और एलईडी वर्तमान में है, एलईडी अपनी स्थिति को बंद कर देगा। " इन दो कथनों से हम एक्सट्रपलेशन कर सकते हैं कि LED की स्थिति स्विच का XOR और हमारा मेमोरी एलिमेंट होना चाहिए। इस तरह से दोनों में से कोई भी परिवर्तन एलईडी को उलट देता है। इसे isDevOn सिग्नल में कार्यान्वित होते देखा जा सकता है। मेमोरी एलिमेंट के लिए एलईडी ऑन कंडीशन को हमारे इनवर्टस्टेट सिग्नल द्वारा नियंत्रित किया जाता है। यदि एलईडी चालू है और बटन दबाया जाता है, तो हमारा मेमोरी तत्व अपडेट हो जाएगा और इसकी स्थिति को उलट देगा। यह तब एलईडी की स्थिति को भी उलट देता है।

चरण 4: वीएचडीएल फ्लिप फ्लॉप मॉड्यूल का टूटना

हमारे डिजाइन के साथ एक समस्या यह थी कि ऑफ स्विच का उपयोग करने के बाद, जो रोशनी पहले चालू थी, उसे चालू स्थिति में लौटने के लिए दो बार फ़्लिप करने की आवश्यकता हो सकती है। यह समय के साथ लोगों के लिए काफी असुविधा होगी। हम अपने डिजाइन में "फ्लिप फ्लॉप" को शामिल करके इस असुविधा को दूर करने में कामयाब रहे, जो एक सर्किट तत्व है जो सूचनाओं को संग्रहीत करने में सक्षम है। अब, सिस्टम याद रखता है कि क्या पहले एक लाइट स्विच चालू था ताकि अगर इसे फिर से फ़्लिप किया जाए तो यह अपनी प्रारंभिक स्थिति की परवाह किए बिना चालू हो जाएगा।

VHDL कोड हमारे सर्किट डिजाइन के भीतर एक घटक के रूप में फ्लिप फ्लॉप बनाने के लिए if और else स्टेटमेंट का उपयोग करता है। यह सुनिश्चित करता है कि जब क्लॉक सिग्नल निम्न से उच्च स्थिति में संक्रमण करता है, जब लाइटबल्ब चालू होता है, और जब ऑफ स्विच को धक्का दिया जाता है, तो फ्लिप फ्लॉप आउटपुट इसके इनपुट को अधिलेखित कर देता है। जब इनपुट को ओवरराइट किया जाता है तो फ्लिप फ्लॉप उल्टा हो जाता है।

चरण 5: वीएचडीएल पीजो बजर मॉड्यूल का टूटना

जहां तक हार्डवेयर डिजाइन की बात है तो यह फाइल थोड़ी फालतू है, लेकिन टॉप मॉड्यूल और बाधाओं को सुचारू रूप से चलाने के लिए यह आवश्यक है। यदि आप पीजो बजर का उपयोग नहीं करना चुनते हैं, तो इस फ़ाइल को डाउनलोड करें, लेकिन बजर को बेसिस 3 बोर्ड से न जोड़ें।

पीजो बजर, अक्षम बटन दबाने पर, दो नोट टोन बजाएगा जो उपयोगकर्ता को श्रवण प्रतिक्रिया प्रदान करेगा कि बटन को धक्का दिया गया है। हमने इसे व्यवहारिक रूप से VHDL में एक प्रक्रिया संरचना में if कथनों की एक श्रृंखला के माध्यम से लागू किया है। कितने घड़ी परिवर्तन हुए हैं, इसका ट्रैक रखने के लिए हमने एक पूर्णांक मान बनाकर प्रारंभ किया। एक बार जब प्रक्रिया शुरू हो जाती है तो प्रोग्राम 440 हर्ट्ज पर ए नोट को आउटपुट करने वाले पहले आधे सेकेंड (0 से 50 मिलियन घड़ी की टिक) खर्च करता है। यह पीजो बजर सिग्नल को एक मॉड्यूलो फ़ंक्शन के साथ 227272 घड़ी के हर भी कई में बदल कर पूरा किया जाता है। यह संख्या बोर्ड के क्लॉक सिग्नल (100 मेगाहर्ट्ज) को वांछित आवृत्ति (400 हर्ट्ज) से विभाजित करने का परिणाम है। सेकंड हाफ सेकेंड (50 से 100 मिलियन क्लॉक टिक) के दौरान बोर्ड पहले की तरह ही 349.2 हर्ट्ज़ पर एक एफ नोट आउटपुट करता है। एक सेकंड के बाद प्रोग्राम क्लॉक वेरिएबल को और नहीं बढ़ाता है और पीजो बजर से कुछ भी आउटपुट करना बंद कर देता है। यूनिवर्सल ऑफ बटन को फिर से दबाने से यह संख्या 0 पर रीसेट हो जाती है, शोर चक्र को फिर से शुरू करता है।

चरण 6: VHDL बाधाओं फ़ाइल का टूटना

बाधा फ़ाइल विवाडो को बताती है कि बेसिस 3 बोर्ड पर हम किन उपकरणों का उपयोग कर रहे हैं। यह विवाडो को उन नामों के साथ भी प्रदान करता है जो हमने अपने कोड में उपकरणों को दिए थे। विवाडो को इस जानकारी की आवश्यकता है, इसलिए यह जानता है कि हमारे तर्क तत्वों को भौतिक हार्डवेयर से कैसे जोड़ा जाए। बाधाओं फ़ाइल में बड़ी मात्रा में टिप्पणी-आउट (अप्रयुक्त) कोड शामिल है। कोड की ये पंक्तियाँ बोर्ड के उन उपकरणों को संदर्भित करती हैं जिनका हम उपयोग नहीं कर रहे हैं।

हम जिन उपकरणों का उपयोग कर रहे हैं उनमें बोर्ड पर V17, V16, W16 और W1 लेबल वाले चार इनपुट स्विच शामिल हैं। हम U18 लेबल वाले यूनिवर्सल ऑफ बटन का भी उपयोग कर रहे हैं। हमारे चार कनेक्टेड एलईडी के लिए आउटपुट पिन JB4, JB10, JC4 और JC10 हैं। हमारे पीजो बजर के लिए हम आउटपुट पिन JA9 का उपयोग कर रहे हैं।

जैसा कि हमने शीर्ष मॉड्यूल ब्रेकडाउन में कहा है, यदि आप बोर्ड में अतिरिक्त एल ई डी या अन्य डिवाइस जोड़ना चाहते हैं तो आपको एसडब्ल्यू और देव सिग्नल के दायरे को बढ़ाने की जरूरत है, अधिक किलस्विच मॉड्यूल जोड़ें, और उन्हें एक साथ कनेक्ट करें। फिर आपको उन चर नामों को बाधाओं फ़ाइल के माध्यम से डिवाइस हार्डवेयर से लिंक करने की आवश्यकता है। यह उन पिनों से जुड़ी कोड की पंक्तियों को असम्बद्ध (पुनः सक्षम) करके किया जा सकता है, जिनका आप उपयोग करना चाहते हैं और फिर शीर्ष मॉड्यूल में इसके संबद्ध चर का नाम जोड़कर। इसके लिए उचित सिंटैक्स को हमारे द्वारा उपयोग किए जा रहे उपकरणों से कॉपी किया जा सकता है। बोर्ड पर आप जिन पिनों का उपयोग करना चाहते हैं, उनके नाम जानने के लिए यहां बेसिस 3 संदर्भ मार्गदर्शिका देखें।

चरण 7: बेसिस का निर्माण 3

आपको अपने एलईडी को बेसिस 3 के सही I/O पोर्ट में प्लग करना होगा। सही पोर्ट क्या हैं, यह निर्धारित करने के लिए दिए गए चित्रों का पालन करें, क्योंकि यदि आप एक एलईडी को गलत पोर्ट में प्लग करते हैं तो यह प्रकाश नहीं करेगा। यदि आपने पीजो बजर संलग्न करना चुना है, तो आपको उसे सही I/O पोर्ट से कनेक्ट करने की भी आवश्यकता होगी।

जब बोर्ड तैयार हो जाए, तो इसे USB केबल के माध्यम से अपने कंप्यूटर में प्लग करें।

चरण 8: VHDL फ़ाइलों को बेसिस 3 में लागू करना

अब जब आपका बोर्ड तैयार है और आपका कोड समाप्त हो गया है, तो आप अंत में मॉडल को एक साथ रख सकते हैं।

एक बार जब आप विवाडो में अपना प्रोजेक्ट सेट अप कर लेते हैं, तो आपको बोर्ड पर अपलोड होने से पहले कोड को संकलित करने के लिए "जेनरेट बिटस्ट्रीम" बटन पर क्लिक करना होगा। अगर आपको इस समय कोई त्रुटि संदेश प्राप्त होता है, तो आपको दोबारा जांचना होगा कि आपका कोड हमारे कोड से बिल्कुल मेल खाता है। जब मैं ठीक-ठीक कहता हूं, तो मेरा मतलब अर्धविराम या उस प्रकार के कोष्ठकों से है जिनका उपयोग किया जा रहा है। एक बार जब आपका बिटस्ट्रीम सफलतापूर्वक लिखा जाता है, तो विवाडो के हार्डवेयर मैनेजर पर जाएं और "ओपन टारगेट" बटन पर क्लिक करें, फिर तुरंत बाद में "प्रोग्राम डिवाइस" पर क्लिक करें। आपका बेसिस 3 बोर्ड अब पूरी तरह कार्यात्मक होना चाहिए।

चरण 9: बेसिस 3 बोर्ड का उपयोग करना

अब जब बेसिस 3 बोर्ड चालू है और हमारे मॉडल का प्रतिनिधित्व करने के लिए प्रोग्राम किया गया है, तो आपको यह जानना होगा कि इसका उपयोग कैसे करना है।

चार स्विचों में से प्रत्येक एलईडी में से किसी एक को नियंत्रित करता है, उन्हें फ़्लिक करने से एलईडी चालू या बंद हो जाएगी। यदि एलईडी सक्रिय नहीं होती है, तो यह देखने के लिए जांचें कि आपने सही I/O पोर्ट में प्लग किया है, और यह कि आपका एलईडी पहले स्थान पर कार्य कर रहा है।

जब आप सभी एलईडी को एक साथ अक्षम करना चाहते हैं, तो आपको ऊपर प्रदर्शित पांच बटनों के सेट में केंद्र बटन को धक्का देना होगा।

चरण 10: दिखावा

मॉडल एक साफ-सुथरी छोटी नवीनता के रूप में कार्य करता है जिसे आप अपने दोस्तों और परिवार के सामने प्रदर्शित कर सकते हैं। यह सैद्धांतिक रूप से आपके घरेलू विद्युत प्रणाली में सार्वभौमिक बंद स्विच को लागू करने के लिए भी इस्तेमाल किया जा सकता है, यदि आप एलईडी को अपनी रोशनी की ओर जाने वाले तारों से बदलते हैं। हालांकि यह संभव है, फिर भी हमें इसके खिलाफ सलाह देनी होगी। यदि आप किसी इलेक्ट्रीशियन की सहायता के बिना रीवायर करने का प्रयास करते हैं तो आपके या आपके घर को गंभीर नुकसान होने की संभावना है।