步驟1：所需的設(shè)備/程序

能夠處理的計(jì)算機(jī)

Quartus II網(wǎng)絡(luò)版

Altera FPGA開(kāi)發(fā)板DEs-115 Cyclone IV系列（ ）

紅外光束中斷傳感器（該部分的第二張圖片）

Arduino LilyPad蜂鳴器（該部分的第三張圖片） ）

用戶手冊(cè)（參考部分提供了鏈接）

面包板

電線

一個(gè)上拉電阻； 10K歐姆

耐心； Verilog代碼并非總是容易做到的

步驟2：框圖和模塊故障

請(qǐng)參閱底部的PDF

警報(bào)系統(tǒng)由三個(gè)模塊組成；主模塊，顯示模塊和聲音模塊。系統(tǒng)可以處于三種狀態(tài)：布防，撤防和觸發(fā)。

主模塊監(jiān)視輸入并更改狀態(tài)變量的值。設(shè)防和撤防狀態(tài)的輸入是開(kāi)關(guān)。觸發(fā)狀態(tài)的輸入是斷線傳感器。如果光束入射到傳感器，則輸入為1。相反，如果光束中斷并且沒(méi)有光入射到傳感器，則輸入為0，觸發(fā)狀態(tài)變?yōu)?。

顯示模塊將從主模塊獲得布防和撤防狀態(tài)的值。如果設(shè)防輸入變?yōu)楦唠娖剑?），則設(shè)防狀態(tài)將變?yōu)?，并且單詞‘on’將顯示在七段顯示器（SSD）中，該顯示器位于FPGA板上滑動(dòng)開(kāi)關(guān)上方。如果輸入變?yōu)榈碗娖剑?），則撤防狀態(tài)將更改為1，并且SSD會(huì)顯示“關(guān)閉”字樣。

聲音模塊還將獲得撤防，撤防和撤防的值。從主模塊觸發(fā)狀態(tài)。如果布防狀態(tài)為1，觸發(fā)狀態(tài)為1，則警報(bào)聲將響起。僅在撤防狀態(tài)更改為1時(shí)，聲音才會(huì)關(guān)閉。

步驟3：顯示模塊

如果警報(bào)為“ ON”或“ OFF”，則顯示模塊將使用SSD進(jìn)行顯示。這使用了布防和撤防狀態(tài)變量的值。根據(jù)輸入，模塊將點(diǎn)亮顯示器的某些部分。請(qǐng)參閱本節(jié)的第二張圖片，以了解哪些片段將被點(diǎn)亮。請(qǐng)參閱本節(jié)的第一張圖片，以查看分段點(diǎn)亮?xí)rSSD的外觀。

在布防狀態(tài)為打開(kāi)（輸入為1）時(shí)，將使用兩個(gè)顯示器，每個(gè)字母一個(gè)上的單詞。第一次顯示時(shí)，除數(shù)字6外的所有段均將點(diǎn)亮。第二個(gè)顯示屏將點(diǎn)亮0、1、2、4和5段（也可以使用2、4和6段）。

在撤防狀態(tài)為打開(kāi)（輸入為1）時(shí)，三個(gè)顯示器將被使用；單詞“ off”的每個(gè)字母一個(gè)。第一個(gè)顯示屏將與系統(tǒng)打開(kāi)時(shí)的第一個(gè)顯示屏相同。第二個(gè)和第三個(gè)顯示器的段0、4、5、6都將點(diǎn)亮。

SSD是低電平敏感的，這意味著當(dāng)它們?yōu)?時(shí)它們會(huì)點(diǎn)亮。第二張圖片中的標(biāo)簽表明您位置，其中應(yīng)放置0以形成所需的形狀。例如，要使字母“ n”，段0、1、2、4和5必須點(diǎn)亮，這意味著所有這些位置都為零。其他位置（在這種情況下為位置3和6）將為1。因此，為了使字母“ n”成為要饋送到引腳的7位二進(jìn)制數(shù)是0001001。由于每個(gè)板都不同，因此您可能必須保留

此項(xiàng)目所需的引腳可以在Altera DE2-115用戶手冊(cè)的第36至38頁(yè)上找到。請(qǐng)注意，SSD引腳每個(gè)顯示器有7個(gè)引腳，例如HEX0 ［0］至HEX0 ［6］。 7位二進(jìn)制數(shù)的每個(gè)位置都將獲得這7個(gè)引腳之一。但是，盡管7位二進(jìn)制數(shù)將從位置0到位置6，要獲得正確的引腳順序，它們必須遞減計(jì)數(shù)。

HEX0 ［6］的位置為0，HEX0 ［5］的位置為1，依此類推。

代碼如下：

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

輸入武裝狀態(tài)； 《/p》

輸出規(guī)則 ［6：0］ SSD，SSD1，SSD2；

始終 @（armedState）

開(kāi)始

SSD2 = 7‘b0000001;

如果（armedState == 1）

開(kāi)始

SSD = 7’b1111111;

SSD1 = 7‘b0001001;

端

否則

開(kāi)始

SSD = 7’b0111000;

SSD1 = 7‘b0111000;

端

端

endmodule

步驟4：聲音模塊

聲音模塊使用LilyPad蜂鳴器。它接收來(lái)自主模塊的輸入，如果滿足某些條件，它將發(fā)出警報(bào)。主模塊可以識(shí)別警報(bào)是否已布防（布防狀態(tài)= 1），以及在系統(tǒng)布防時(shí)（觸發(fā)狀態(tài)= 1）是否已經(jīng)中斷了撞擊IR中斷光束傳感器的光。如果兩者均為1，則警報(bào)將響起。

代碼如下：

//警報(bào)模塊中的代碼來(lái)自

http：//www.fpga4fun.com/MusicBox1.html并進(jìn)行了修改

模塊 AlarmSound（揚(yáng)聲器，clk，triggeredState）；

輸入 clk；

輸入 triggerState；

輸出揚(yáng)聲器;

參數(shù) clkdivider = 25000000/440/2;

reg ［23：0］音調(diào)；

總是 @（擺姿勢(shì) clk）

如果（觸發(fā)狀態(tài)== 1）

音頻《=音頻+1；

reg ［14：0］計(jì)數(shù)器；

始終 @（ posege clk）

如果（triggeredState == 1）

開(kāi)始

if （counter == 0）

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

其他

counter 《= counter-1;

結(jié)束

r 例如揚(yáng)聲器；

總是 @（ posege clk）

如果（triggeredState == 1）

如果（counter == 0）

揚(yáng)聲器《=?揚(yáng)聲器;

結(jié)束模塊

步驟5：主模塊

該模塊將所有其他模塊拼湊在一起，以獲取完整的警報(bào)系統(tǒng)。它直接從紅外中斷光束傳感器接收信息，以確定觸發(fā)狀態(tài)，并識(shí)別系統(tǒng)是否處于布防或撤防狀態(tài)。該系統(tǒng)通過(guò)FPGA板底部的滑動(dòng)開(kāi)關(guān)進(jìn)行布防。一針打開(kāi)系統(tǒng)，一針關(guān)閉系統(tǒng)。開(kāi)關(guān)的引腳位于用戶手冊(cè)第36頁(yè)上。

此模塊為其他兩個(gè)模塊提供輸入。

代碼如下：

//主模塊

模塊 finalproject（armedIn，beam，clk，disarmedIn，armedState，beamOut，disarmedState，揚(yáng)聲器，SSD， SSD1，SSD2，triggertedState）;

輸入 //SW0

輸入光束；

輸入 clk；

輸入 disarmedIn; //SW1

輸出 regarmedState = 0; //LEDR17

輸出 beamOut; //LEDG0

輸出 regdisarmedState = 1; //LEDR16

輸出揚(yáng)聲器；

輸出 ［6：0］ SSD，SSD1 ，SSD2;

輸出 reg 觸發(fā)狀態(tài)= 0；

參數(shù)打開(kāi)= 1；

參數(shù)關(guān)閉= 0；

分配 beamOut =梁； //如果光束斷開(kāi)則在ledg0上指示

//監(jiān)視所有輸入

始終 @（armedIn，disarmedIn，梁）

開(kāi)始

如果（armedIn）

開(kāi)始

武裝狀態(tài)《=開(kāi)；

解除狀態(tài)《=關(guān)；

結(jié)束

如果（已撤防）

開(kāi)始

武裝狀態(tài)《=關(guān)閉；

disarmedState 《=開(kāi);

TriggeredState 《=關(guān);

結(jié)束

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

TriggeredState 《= on;

end

ArmedStatusDisplay display1（armedState，SSD，SSD1，SSD2）; //在SSD上顯示警報(bào)的當(dāng)前狀態(tài)

alarmSound alarm1（揚(yáng)聲器，clk，triggeredState）； //發(fā)出警報(bào)

endmodule

步驟6：演示

請(qǐng)觀看隨附的視頻以觀看我們的警報(bào)系統(tǒng)演示。

完整代碼如下：

模塊最終項(xiàng)目（armedIn，beam，clk，disarmedIn，armedState，beamOut，disarmedState，揚(yáng)聲器，SSD，SSD1，SSD2，triggerState）；

輸入 armarmIn ;

輸入光束；

輸入 clk；

輸入 disarmedIn;

輸出注冊(cè)表武裝狀態(tài)= 0；

輸出 beamOut；

輸出注冊(cè)表 disarmedState = 1;

輸出揚(yáng)聲器；

輸出 ［6：0］ SSD，SSD1，SSD2；

輸出注冊(cè)表，觸發(fā)狀態(tài)= 0；

參數(shù)開(kāi)啟= 1；

參數(shù)關(guān)閉= 0；

分配 beamOut =梁；//如果光束斷開(kāi)則在ledg0上顯示

//始終注視所有輸入

@（armedIn，disarmedIn，beam）

開(kāi)始

如果（armedIn）

開(kāi)始

武裝狀態(tài)《=開(kāi)啟；

撤防狀態(tài)《=關(guān)閉；

結(jié)束

如果（

開(kāi)始

武裝狀態(tài)《=關(guān)閉；

解除狀態(tài)《=開(kāi)啟；

觸發(fā)狀態(tài)《= off;

結(jié)束

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

TriggeredState 《= on;

end

ArmedStatusDisplay display1（armedState，SSD，SSD1，SSD2） ;//在SSD上顯示警報(bào)的當(dāng)前狀態(tài)

alarmSound alarm1（speaker，clk，triggedState）;//發(fā)出警報(bào)

endmodule

///警報(bào)模塊中的代碼來(lái)自http://www.fpga4fun.com/MusicBox1.html和修改

模塊 alarmSound（揚(yáng)聲器，clk，triggerState）；

輸入 clk；

輸入 triggerState；

輸出揚(yáng)聲器;

參數(shù) clkdivider = 25000000/440/2;

reg ［23：0］音調(diào)；

始終 @（ posege clk）

如果（triggeredState == 1）

tone 《= tone + 1;

reg ［14：0］計(jì)數(shù)器；

始終 @（姿勢(shì) clk）

如果（triggeredState == 1）

開(kāi)始

如果（計(jì)數(shù)器== 0）

計(jì)數(shù)器《=（音調(diào)［23］？clkdivider-1：clkdivider/2-1）;

其他

counter 《= counter-1;

結(jié)束

reg 揚(yáng)聲器；

始終 @（《如果（triggeredState == 1）

如果（counter == 0），則

）

揚(yáng)聲器《=?揚(yáng)聲器;

終端模塊

模塊武裝狀態(tài)顯示（armedState，SSD， SSD1，SSD2）；

輸入 armedState；

輸出注冊(cè)表 ［6：0］ SSD，SSD1，SSD2；

始終 @（armedState）

開(kāi)始

SSD2 = 7’b0000001;

如果（armedState == 1）

開(kāi)始

SSD = 7‘b1111111;

SSD1 = 7’b0001001;

結(jié)束

否則

開(kāi)始

SSD = 7‘b0111000;

SSD1 = 7’b0111000;

結(jié)束