Detector d’eficiència de combustible: 5 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Per: Danica Fujiwara i William McGrouther

Els cotxes són el principal mitjà de transport del món actual. Concretament, a Califòrnia, estem envoltats de carrers, autopistes i carreteres de peatge que circulen diàriament milers de cotxes. No obstant això, els cotxes utilitzen gas i Califòrnia consumeix la major quantitat de gasolina que qualsevol altre estat dels Estats Units, aproximadament 4, 500 galons al dia. Per al nostre projecte final CPE 133, vam decidir crear un sistema en el qual pogués rastrejar la velocitat d’un cotxe i saber si supera la velocitat més eficient per obtenir el millor quilometratge de gasolina o estalvi de combustible. Aquest projecte ajudaria els conductors a prendre consciència de la seva economia de combustible que, al seu torn, els ajudaria a estalviar diners, a consumir menys gas i a crear menys contaminació a l’aire.

Pas 1: materials

Materials necessaris per a aquest projecte:

- Bases 3 FPGA

- Arduino Uno

- Taula de pa

- Sensor d’orientació absoluta Adafruit BNO055

- Cable masculí a masculí

Pas 2: entendre el disseny

Diagrama d’estats finits

Aquest projecte té dos estats diferents dins del diagrama d'estats finits que es mostra més amunt. La llum pot estar encesa (representada per '1') o apagada (representada per '0'). L'estat canvia en funció de l'entrada de la velocitat de seguiment (ts) i de la velocitat òptima constant.

Diagrama de la caixa negra

A sobre també hi ha un diagrama de caixa negra del mòdul d’eficiència de combustible que conté l’esquema del comparador de velocitat i de la pantalla de set segments que es descriuen a continuació. Aquest codi VHDL rep una entrada de 8 bits de les mesures de l’acceleròmetre connectat a l’arduino.

Pas 3: Codificació de VHDL

Per a aquest projecte, hi ha tres fitxers VHDL que construeixen el nostre disseny, el mòdul Fuel_Efficency_FinalProject, el mòdul Speed_Comparator i el mòdul sseg_dec on Speed_Comparator i sseg_dec es troben al nivell inferior per formar el mòdul Eficiència de combustible.

El mòdul de comparació de velocitat

Aquest mòdul pren una velocitat de 8 bits en milles per hora i la compara amb la velocitat òptima per al mínim consum de gas. La velocitat mitjana òptima per al millor quilometratge de gasolina d’un cotxe és d’uns 55 mph i menys. Tot i això, pot variar d'un cotxe a un altre, que es pot personalitzar dins del mòdul. A continuació es mostra la línia 45 de codi que es pot canviar per a l'optimització personal

if (seguiment> "00110111") llavors

Quan "00110111" (55 en binari) es pot canviar a qualsevol número de 8 bits per a la velocitat ideal del vostre cotxe personal per a un mínim consum de combustible.

Si la velocitat és superior al nombre òptim, el llum s'encendrà avisant que el cotxe no utilitza la màxima eficiència de combustible.

El mòdul de visualització de set segments

Aquest mòdul pren una velocitat de 8 bits en milles per hora i mostra la velocitat a la pantalla de set segments. Això permetria a l'usuari saber amb quina velocitat sabrà si ha de frenar la velocitat. Aquest mòdul ens el van donar dins de la nostra classe i el va escriure Bryan mealy que conté els components bin2bcdconv que converteix l'entrada binària de 8 bits a forma BCD que és més fàcil de descodificar i clk_div perquè la pantalla pugui mostrar visualment un número amb 3 dígits. canviant la sortida de l’ànode a una freqüència de rellotge elevada. Aquest codi accepta un número de 8 bits que converteix el número en una pantalla llegible al tauler basys 3.

El mòdul d’eficiència en combustible

Aquest és el fitxer principal que utilitza els mòduls anteriors com a components. Les seves entrades són el rellotge i la velocitat de seguiment. El rellotge es construeix dins de la placa basys 3 i la velocitat de seguiment ve donada per la sortida de l’arduino que està connectada al port pmod del senyal analògic (XADC). Cada bit de la velocitat de seguiment de 8 bits s’assigna als ports que es mostren a la secció de cablejat al pas 4. Altres restriccions de Basys 3 es poden trobar a Basys_3_Master.xdc.

Pas 4: Codificació d'Arduino

Aquest projecte utilitza un fitxer arduino principal que requereix l’ús de diverses biblioteques, algunes de les quals ja es troben al vostre programa arduino i d’altres s’han de descarregar des d’aquest lloc instructiu o del lloc web d’Adafruit (enllaç més avall).

Biblioteques

enllaç a la pàgina Adafruit BNO055:

Adafruit ha desenvolupat dues biblioteques per utilitzar el BNO055 i dóna exemples de com utilitzar-les. En aquest projecte farem servir la funció.getVector per obtenir l’arduino de sortida de dades de l’acceleròmetre.

Aquest projecte també utilitza algunes biblioteques ja instal·lades al programa arduino, com la biblioteca de matemàtiques.

Fitxer principal

Aquest fitxer utilitza les dades de l’acceleròmetre de la funció.getVector i fa servir equacions matemàtiques per convertir-lo en una velocitat en milles per hora, que després es transmet en 8 bits de dades a la base 3 (vegeu la secció "Cablatge del maquinari" per obtenir més informació informació).

Pas 5: Connexió del maquinari

Cablatge Arduino

L’Arduino hauria d’estar connectat a la taula de configuració tal com es mostra a les imatges anteriors.

Bases 3 de cablejat

Les sortides de l'arduino es mapen a les entrades del Basys 3 mitjançant els ports JXADC del senyal analògic pmod. Cada bit de la velocitat de seguiment de 8 bits es pot connectar a un dels pins que es mostren a la imatge superior. El bit menys significatiu (pin digital 7) es connecta a ts (7) i el bit més significatiu (pin digital 0) es connecta a ts (0).