Lights Out Night Light: 4 шага

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:05

Время спать. Вы встаете, чтобы выключить свет на ночь, и, щелкнув выключателем, вы понимаете, что впереди вас ждет черное как смоль путешествие обратно в безопасную кровать. К счастью для вас, были изобретены ночные светильники, и вы пришли в нужное место, чтобы его найти! Но… как можно заснуть, когда надоедливый ночник горит всю ночь, освещая вашу комнату? Кроме того, разве вам не надоела эта пустая тьма, из-за которой ваши ночные огни остаются включенными и тратят энергию? Что ж, вы все еще находитесь в нужном месте, потому что у нас есть именно то, что вам нужно!

Мы хотим сделать вашу жизнь ярче, помогая сделать экологичный ночник.

В этом уроке мы проведем вас через процесс создания ночника, который выключается с помощью таймера. Система сможет распознать, когда основной свет выключен, с помощью светового датчика, включить свет на время, установленное пользователем, и выключить его по истечении этого времени. Этот ночник отличается от других ночных светильников, потому что он тратит энергию, оставаясь включенным, когда вы спите и не нуждаетесь в нем. В этом проекте используются платы двух типов, Basys 3 и Arduino, а также датчик освещенности.

Создатели: Люк МакДэниел, Эрик Рамаццини, Моника Негрете, Хейли Янг

Шаг 1. Материалы и программное обеспечение

Материалы

Плата для тренера Basys 3 Artix-7 FPGA

store.digilentinc.com/basys-3-artix-7-fpga…

Arduino Uno Rev3

store.arduino.cc/usa/arduino-uno-rev3

Макетная плата

www.amazon.com/Elegoo-EL-CK-002-Electronic…

Резистор 10 кОм

Та же ссылка, что и макет

Провода перемычки

Та же ссылка, что и макет

Датчик освещенности (мини-фотоэлемент)

www.sparkfun.com/products/9088

Программное обеспечение

Vivado HL WebPACK Edition (прикрепленный PDF-файл с инструкциями)

www.xilinx.com/products/design-tools/vivad…

IDE Arduino

www.arduino.cc/en/Main/Software

Шаг 2: Архитектура системы

Следующим шагом является понимание архитектуры системы. Мы создали диаграмму черного ящика и конечный автомат (показанный выше), чтобы упорядочить структуру нашего проекта перед тем, как приступить к логистике

Общий дизайн

Входы

Датчик освещенности: определяет количество света в комнате

Выходы

• Аноды: определяет, какие 7-сегментные дисплеи будут использоваться
• Сегменты: отображает таймер
• Светодиод: отображает состояние ночного освещения: включено или выключено.

Ардуино

Вход

Сигнал датчика освещенности: аналоговое значение количества света в комнате

Выход

Световой вход (1 бит): сигнал, определяющий состояние освещения в комнате

Басы 3

Вход

• Световой вход (1 бит): сигнал, определяющий состояние освещения в комнате.
• Переключатели
• CLK

Выход

• Аноды: определяет, какие 7-сегментные дисплеи будут использоваться
• Сегменты: отображает таймер
• Светодиод: отображает состояние ночного освещения: включено или выключено.

Шаг 3. Аппаратное обеспечение и код Arduino

Аппаратное обеспечение

Чтобы понять код Arduino, мы должны понимать оборудование, с которым взаимодействует код. Схема на нашей макетной плате включает фотоэлемент, светоизлучающий диод, а также несколько проводов и резисторов для ее завершения. Схема начинает с подачи энергии на фотоэлемент, который затем считывает количество окружающего его света. Эта информация передается на аналоговый вывод A0, что делает ее читаемой для платы Basys. Затем плата Basys принимает эту информацию, начинает отсчет и посылает сигнал на включение светодиода.

Код Arduino

Сам код Arduino взаимодействует с платой Basys, посылая ей сигнал, когда свет, окружающий устройство, темнее, чем заданный порог. Этот сигнал запускается темной комнатой с выводом на светодиода. В ходе эксперимента мы обнаружили, что средний порог для нашего конкретного фотоэлемента в темных комнатах составляет 30-60. Каждый фотоэлемент имеет разную степень чувствительности, поэтому другие фотоэлементы могут иметь разные пороги. В нашем опубликованном коде мы установили порог 100 для демонстрационных целей.