FPGA报警系统的制作

步骤1：所需的设备/程序

能够处理的计算机

Quartus II网络版

Altera FPGA开发板DEs-115 Cyclone IV系列（ ）

红外光束中断传感器（该部分的第二张图片）

Arduino LilyPad蜂鸣器（该部分的第三张图片） ）

用户手册（参考部分提供了链接）

面包板

电线

一个上拉电阻； 10K欧姆

耐心； Verilog代码并非总是容易做到的

步骤2：框图和模块故障

请参阅底部的PDF

警报系统由三个模块组成；主模块，显示模块和声音模块。系统可以处于三种状态：布防，撤防和触发。

主模块监视输入并更改状态变量的值。设防和撤防状态的输入是开关。触发状态的输入是断线传感器。如果光束入射到传感器，则输入为1。相反，如果光束中断并且没有光入射到传感器，则输入为0，触发状态变为1。

显示模块将从主模块获得布防和撤防状态的值。如果设防输入变为高电平（1），则设防状态将变为1，并且单词‘on’将显示在七段显示器（SSD）中，该显示器位于FPGA板上滑动开关上方。如果输入变为低电平（0），则撤防状态将更改为1，并且SSD会显示“关闭”字样。

声音模块还将获得撤防，撤防和撤防的值。从主模块触发状态。如果布防状态为1，触发状态为1，则警报声将响起。仅在撤防状态更改为1时，声音才会关闭。

步骤3：显示模块

如果警报为“ ON”或“ OFF”，则显示模块将使用SSD进行显示。这使用了布防和撤防状态变量的值。根据输入，模块将点亮显示器的某些部分。请参阅本节的第二张图片，以了解哪些片段将被点亮。请参阅本节的第一张图片，以查看分段点亮时SSD的外观。

在布防状态为打开（输入为1）时，将使用两个显示器，每个字母一个上的单词。第一次显示时，除数字6外的所有段均将点亮。第二个显示屏将点亮0、1、2、4和5段（也可以使用2、4和6段）。

在撤防状态为打开（输入为1）时，三个显示器将被使用；单词“ off”的每个字母一个。第一个显示屏将与系统打开时的第一个显示屏相同。第二个和第三个显示器的段0、4、5、6都将点亮。

SSD是低电平敏感的，这意味着当它们为0时它们会点亮。第二张图片中的标签表明您位置，其中应放置0以形成所需的形状。例如，要使字母“ n”，段0、1、2、4和5必须点亮，这意味着所有这些位置都为零。其他位置（在这种情况下为位置3和6）将为1。因此，为了使字母“ n”成为要馈送到引脚的7位二进制数是0001001。由于每个板都不同，因此您可能必须保留

此项目所需的引脚可以在Altera DE2-115用户手册的第36至38页上找到。请注意，SSD引脚每个显示器有7个引脚，例如HEX0 ［0］至HEX0 ［6］。 7位二进制数的每个位置都将获得这7个引脚之一。但是，尽管7位二进制数将从位置0到位置6，要获得正确的引脚顺序，它们必须递减计数。

HEX0 ［6］的位置为0，HEX0 ［5］的位置为1，依此类推。

代码如下：

模块 armedStatusDisplay（armedState，SSD，SSD1，SSD2）；

输入武装状态； 《/p》

输出规则 ［6：0］ SSD，SSD1，SSD2；

始终 @（armedState）

开始

SSD2 = 7‘b0000001;

如果（armedState == 1）

开始

SSD = 7’b1111111;

SSD1 = 7‘b0001001;

端

否则

开始

SSD = 7’b0111000;

SSD1 = 7‘b0111000;

端

端

endmodule

步骤4：声音模块

声音模块使用LilyPad蜂鸣器。它接收来自主模块的输入，如果满足某些条件，它将发出警报。主模块可以识别警报是否已布防（布防状态= 1），以及在系统布防时（触发状态= 1）是否已经中断了撞击IR中断光束传感器的光。如果两者均为1，则警报将响起。

代码如下：

//警报模块中的代码来自

http：//www.fpga4fun.com/MusicBox1.html并进行了修改

模块 AlarmSound（扬声器，clk，triggeredState）；

输入 clk；

输入 triggerState；

输出扬声器;

参数 clkdivider = 25000000/440/2;

reg ［23：0］音调；

总是 @（摆姿势 clk）

如果（触发状态== 1）

音频《=音频+1；

reg ［14：0］计数器；

始终 @（ posege clk）

如果（triggeredState == 1）

开始

if （counter == 0）

counter 《=（tone ［23］？clkdivider-1：clkdivider/2-1）;

其他

counter 《= counter-1;

结束

r 例如扬声器；

总是 @（ posege clk）

如果（triggeredState == 1）

如果（counter == 0）

扬声器《=〜扬声器;

结束模块

步骤5：主模块

该模块将所有其他模块拼凑在一起，以获取完整的警报系统。它直接从红外中断光束传感器接收信息，以确定触发状态，并识别系统是否处于布防或撤防状态。该系统通过FPGA板底部的滑动开关进行布防。一针打开系统，一针关闭系统。开关的引脚位于用户手册第36页上。

此模块为其他两个模块提供输入。

代码如下：

//主模块

模块 finalproject（armedIn，beam，clk，disarmedIn，armedState，beamOut，disarmedState，扬声器，SSD， SSD1，SSD2，triggertedState）;

输入 //SW0

输入光束；

输入 clk；

输入 disarmedIn; //SW1

输出 regarmedState = 0; //LEDR17

输出 beamOut; //LEDG0

输出 regdisarmedState = 1; //LEDR16

输出扬声器；

输出 ［6：0］ SSD，SSD1 ，SSD2;

输出 reg 触发状态= 0；

参数打开= 1；

参数关闭= 0；

分配 beamOut =梁； //如果光束断开则在ledg0上指示

//监视所有输入

始终 @（armedIn，disarmedIn，梁）

开始

如果（armedIn）

开始

武装状态《=开；

解除状态《=关；

结束

如果（已撤防）

开始

武装状态《=关闭；

disarmedState 《=开;

TriggeredState 《=关;

结束

如果（（光束== 0）&&（armedState == 1）&&（disarmedState == 0））

TriggeredState 《= on;

end

ArmedStatusDisplay display1（armedState，SSD，SSD1，SSD2）; //在SSD上显示警报的当前状态

alarmSound alarm1（扬声器，clk，triggeredState）； //发出警报

endmodule

步骤6：演示

请观看随附的视频以观看我们的警报系统演示。

完整代码如下：

模块最终项目（armedIn，beam，clk，disarmedIn，armedState，beamOut，disarmedState，扬声器，SSD，SSD1，SSD2，triggerState）；

输入 armarmIn ;

输入光束；

输入 clk；

输入 disarmedIn;

输出注册表武装状态= 0；

输出 beamOut；

输出注册表 disarmedState = 1;

输出扬声器；

输出 ［6：0］ SSD，SSD1，SSD2；

输出注册表，触发状态= 0；

参数开启= 1；

参数关闭= 0；

分配 beamOut =梁；//如果光束断开则在ledg0上显示

//始终注视所有输入

@（armedIn，disarmedIn，beam）

开始

如果（armedIn）

开始

武装状态《=开启；

撤防状态《=关闭；

结束

如果（

开始

武装状态《=关闭；

解除状态《=开启；

触发状态《= off;

结束

如果（（beam == 0）&&（armedState == 1）&&（disarmedState == 0））

TriggeredState 《= on;

end

ArmedStatusDisplay display1（armedState，SSD，SSD1，SSD2） ;//在SSD上显示警报的当前状态

alarmSound alarm1（speaker，clk，triggedState）;//发出警报

endmodule

///警报模块中的代码来自http://www.fpga4fun.com/MusicBox1.html和修改

模块 alarmSound（扬声器，clk，triggerState）；

输入 clk；

输入 triggerState；

输出扬声器;

参数 clkdivider = 25000000/440/2;

reg ［23：0］音调；

始终 @（ posege clk）

如果（triggeredState == 1）

tone 《= tone + 1;

reg ［14：0］计数器；

始终 @（姿势 clk）

如果（triggeredState == 1）

开始

如果（计数器== 0）

计数器《=（音调［23］？clkdivider-1：clkdivider/2-1）;

其他

counter 《= counter-1;

结束

reg 扬声器；

始终 @（《如果（triggeredState == 1）

如果（counter == 0），则

）

扬声器《=〜扬声器;

终端模块

模块武装状态显示（armedState，SSD， SSD1，SSD2）；

输入 armedState；

输出注册表 ［6：0］ SSD，SSD1，SSD2；

始终 @（armedState）

开始

SSD2 = 7’b0000001;

如果（armedState == 1）

开始

SSD = 7‘b1111111;

SSD1 = 7’b0001001;

结束

否则

开始

SSD = 7‘b0111000;

SSD1 = 7’b0111000;

结束