Zaključavanje digitalne kombinacije!: 7 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:39

Oduvijek sam se pitao kako funkcioniraju elektroničke brave, pa sam nakon što sam završio osnovni tečaj digitalne elektronike odlučio sam izraditi jednu. I pomoći ću vam da izgradite vlastiti!

Mogli biste ga spojiti na bilo što od 1V do 400V (ili možda više što ovisi o RELEJU), istosmjernom ili izmjeničnom, tako da ga možete koristiti za upravljanje drugim krugom, ili čak za elektrifikaciju ograde !! (molim vas, nemojte to pokušavati, stvarno opasno) … Priključio sam mini božićno drvce na izlaz (110V) jer nisam uzeo ukras za praznike iz svog laboratorija, tako da je to bilo otprilike u vrijeme kad sam završio projekt.

Evo nekoliko slika gotovog sustava, a također i video, tako da možete vidjeti kako radi.

Korak 1: Kako to funkcionira?

Prvo sam razmišljao što je potrebno obraditi i kako. Stoga sam nacrtao ovaj dijagram kao kartu koja će mi pomoći pri izgradnji svakog dijela projekta. Evo sažetka kako to funkcionira.

• Prvo nam je potreban krug za dekodiranje 10 mogućih ulaza (0-9) na njegova 4 izlazna BCD-a (binarno kodirana decimala) i drugi izlaz koji nam govori kada se pritisne bilo koja tipka.
• Zatim moramo izgraditi krug kako bi naša dva 7-segmentna zaslona radila ispravno, s 4 ulaza za BCD broj i naravno 7 izlaza za naše zaslone, (koristio sam IC 74LS47)
• Zatim krug za spremanje svakog pritisnutog broja i prebacivanje između prikaza
• Kao i interna memorija za našu lozinku
• I ognjište naše brave, usporednik (njegovih 8 bitova ‚jer na ekranu postoje 4 bita po znamenki, što znači da ako želite zaključati 4 znamenke trebat će vam dvije od njih povezane zajedno.) To će reći ako su brojevi na zaslonima isti kao i lozinka spremljena u internoj memoriji.
• I na kraju sklop za zadržavanje signala OTVORENO ili ZATVORENO neodređeno vrijeme, i naravno izlaz (to je sve što želite kontrolirati svojom bravom)

Korak 2: Materijali

Evo svega što će vam trebati. NAPOMENA: Većinu materijala uzeo sam sa stare ploče za videorekorder, pa su bili "besplatni" što je ovaj projekt učinilo zaista jeftinim. Ukupno sam potrošio oko 13 dll-a (većina IC-a košta 76 centi, osim za D-ff (oko 1,15) jer nisam imala IC, ali možete ih zadržati za buduće projekte, velika su ulaganja. Komponente:

• Puno dioda (oko 20) za povezivanje u jednom smjeru.
• Jedan NPN tranzistor (za napajanje relejne zavojnice s dovoljno struje)
• Jedan relej (za upravljanje povezanim uređajem)
• Jedan crveni LED (za označavanje kada je sustav zaključan)
• 14 tipki
• Puno otpornika (otpor nije bitan, samo postavite IC pinove na 1 ili 0 [+ ili -])
• Dva 7-segmentna zaslona.
• Puno žice !!

Integrirani krugovi:

• Dva 7432 (ILI Vrata) za izgradnju DEC -a na BCD i usporednika
• Dvije 7486 (XOR GATES) duša usporednika.
• Dva 7447 upravljačka programa zaslona
• Četiri 74175 (4 D-FF) svaka je memorija sposobna držati 4 bita.
• Jedan 7476 (2 JK-FF) za birač zaslona i za držanje signala OTVORENO ZATVORENO.
• Jedan 7404 (NOT GATE) pretvara impuls sata za odabir zaslona. (mogli biste upotrijebiti NPN tranzistor jer je potreban samo jedan ulaz (ic ima 6).

Alati:

• 3 protoboarda (https://en.wikipedia.org/wiki/Breadboard)
• Kliješta
• Exacto nož
• 5V DC napajanje (napaja strujne krugove)
• 12V DC napajanje (napaja zavojnicu releja)
• Napon napajanja 120V AC (napaja uređaj na izlazu)

NAPOMENA: Koristio sam oko 8 ft žice, a savjet u vezi s tim, umjesto da kupite skupu žicu od protobora, mogli ste kupiti 3 ft Ethernet kabela, ogolite ga i imat ćete 8 ili 9 žica, svaka s drugom bojom i Duga 3 stope. (To je upravo ono što ja radim, budući da je normalna žica protoboarda oko 10 stopa po dolaru. No za dolar možete dobiti 3,3 ft Ethernet kabela, pa biste na kraju dobili oko 27-30 stopa!

Korak 3: Prebacite se na BCD

Prvi korak je izgradnja ulaznog sustava, tako da možete komunicirati sa svojom bravom. Sljedeći krug sam dizajnirao kako bih postigao dva glavna cilja.

• Okrenite bilo koji od 10 brojeva iz (0-9) u njegov BCD (binarni) pandan. (Zapravo, u tu svrhu postoji IC, ali nije bio na zalihi kad sam otišao u lokalnu elektroničku trgovinu. Pa ako dobijete uštedjet ćete si puno vremena i problema, ali mislim da je na ovaj način zabavnije)
• Mogućnost otkrivanja svaki put kada se pritisne gumb.

Da bismo riješili prvi problem, trebali bismo pogledati ovu tablicu istine kako bismo znali koji izlaz (ABCD) će biti visok (1) kada pritisnemo svaku tipku. DCBA] X 0 0 0 0] 0 0 0 0 1] 1 0 0 1 0] 2 0 0 1 1] 3 0 1 0 0] 4 0 1 0 1] 5 0 1 1 0] 6 0 1 1 1] 7 1 0 0 0] 8 1 0 0 1] 9 Sada evo gdje se koristi nešto što volim kod Digitalasa … Postoji mnogo načina da učinite jednu stvar…. Baš kao i matematika, možete doći do 3 zbrajanjem 1+2 ili oduzimanjem 4-1 ili 3^1…. Drugim riječima, mogli biste izgraditi mnogo različitih sklopova za postizanje istog cilja, to je nešto što olakšava naš trenutni zadatak. Dizajnirao sam ovaj sklop jer sam mislio da koristi nekoliko IC -ova, ali mogli biste sami dizajnirati! E sad, znam da se neki možda češkaju po glavi pokušavajući shvatiti zašto sam koristio toliko dioda, pa evo odgovora … Diode rade kao jednosmjerna veza, dakle u paru spojenom kao u mom krugu, ako postoji (1) napon na "pozitivnoj strani" vodit će struju, pa ćemo imati napon i na drugoj strani, ali ako postoji negativan ili nepostojeći napon (0) ponašat će se kao otvoreni krug. Provjerimo ponašanje ovih dioda, nazivajući prvu diodnu anodu (+) "E", a drugu diodnu anodu "F", a izlaz će biti njihova spojena katoda "X". EF] X 0 0] 0 0 1] 1 1 0] 1 1 1] 1 Možete vidjeti da imamo potpuno isto ponašanje kao i OR GATE, a zatim, zašto ne koristite samo diode, na taj ćete način uštedjeti još više integriranih Krugovi i novac? … Pa, odgovor je jednostavan, i zaista biste ga trebali uzeti u obzir, NAPON KAPAN NA SVAKOM DIODU. Normalno je oko 0,65V. Zašto je to? Budući da svakoj diodi treba najmanje 0,6 V preko svoje anode i katode kako bi joj se spoj približio, tako da može početi provoditi. I Drugim riječima, za svaku diodu koju povežete i istovremeno radi, izgubit ćete 0,65 V… to ne bi bio veliki problem da smo samo uključivali LED diode, ali radimo s TTL IC, to znači da nam je potrebno barem više od 2 V. A budući da počinjemo s 5 V.. To znači da spajanje 5 dioda uzrokovat će kvar u našem krugu (integrirano kolo ne bi moglo razlikovati 0v i manje od 2v …) Zato nikada nisam koristio više od 2 diode na svakom ulazu … NAPOMENA: Morate spojiti otpornik spojen na GND u svaki ulaz ILI vrata … Za rješavanje drugog problema samo sam dodao diodu svakom ABCD -u i 0 i spojio ih zajedno, pa kad god je bilo što od 1, imat ćete 1 na "Pritisnite" (P). Sada preostaje samo da ga ugradite na svoju ploču ili, ako želite uštedjeti još prostora, možete učiniti isto što i ja, te izbušiti neke rupe u građevinskom papiru i lemiti diode i gumbe tamo … Ako vam je potrebno još nekoliko informacija o logičkim vratima: https://www.allaboutcircuits.com/vol_4/chpt_3/1.html Ako trebate još informacija o diodama:

Korak 4: Zasloni

Ovaj korak je jedan od najjednostavnijih, samo moramo dekodirati ABCD ulaze za pogon sedmosegmentnog zaslona … I srećom već postoji integrirano kolo koje će nam uštedjeti svu logiku, vrijeme i prostor.

Ako koristite zaslon s uobičajenom anodom, trebat će vam 7447.

Ako koristite zaslon s uobičajenom katodom, trebat će vam 7448.

Ožičenje je isto, pa u svakom slučaju možete koristiti moju shemu.

Ulazi ABCD za svaki IC dolaze iz izlaza svake memorije (mi ćemo pregledati sjećanja u sljedećem koraku)

Korak 5: Sjećanje

Ovo smo promijenili s kombinacijske logike na sekuencijalnu logiku … Za izradu 4-bitne (ABCD) memorije potreban nam je samo D-japanka za svaki bit, a u 74175 imamo 4 takve. Upamtite da je svaki broj predstavljen u ABCD -u, tako da svaki 74175 može spremiti jedan broj. Za više informacija o tome kako D-flipflop radi i kako čuva podatke,: https://en.wikipedia.org/wiki/D_flip_flop#D_flip-flop Unos prve dvije memorije (podaci "D") dolazi od kodera DEC do BCD koji smo izgradili na prvom koraku. Pa mi imamo podatke koje će svaki od njih držati, ali, kada će to spremiti? Naravno, jedan će spremiti prvi pritisnuti broj, a drugi drugi pritisnuti broj … Dakle, kako ćemo postići ovaj učinak? Pa s drugom vrstom FF (japanka) JK, kad su i J i K ulazi visoki, promijenit će stanje izlaza u svoju komplementarnost (negaciju), drugim riječima, imat ćemo na "Q" 1, zatim 0 pa 1 opet, pa 0 i tako dalje. Ovi Q i Q´ su sat za uspomene (ono što će im reći kada treba spremiti nove podatke.) Puls koji će odrediti kada se izvrši ova promjena je "P" koji je visok svaki put kada pritisnete bilo koji broj, ali spremite podatke na vrijeme, trebat će nam suprotno, pa evo gdje koristimo NOT GATE. Drugim riječima, jednom kad pritisnemo gumb, jk ff će promijeniti svoj izlaz, uključivanjem prve memorije, tako da će spremiti podatke, zatim pritisnemo ponovno i prvo stanje snimanja memorije će biti isključeno, ali druga memorija spremit će nove podatke! Dodao sam u ovom trenutku gumb za resetiranje koji će obje memorije (ABCD) vratiti na 0 i vratiti birač prikaza (jk ff) u prvu memoriju. Za više informacija o JK FF: https://en.wikipedia.org/wiki/D_flip_flop#JK_flip-flop Sada … zašto sam rekao da nam trebaju četiri 74175? Pa za spremanje lozinke !! Iako je moguće samo postaviti lozinku s otpornicima na GND ili Vcc, to će učiniti vašu lozinku statičnom i nemogućom za promjenu ako zaključate na PCB -u. Dakle, s memorijom možete spremiti lozinku i promijeniti je koliko god puta želite. Ulazi će biti izlazi iz memorije naših zaslona, pa kada pozitivni impuls dosegne njihov sat, svladati ćete sve brojeve na zaslonima. (i memorija i memorija će imati iste podatke). Naravno, impuls "nove lozinke" bit će dostupan samo ako ste već unijeli ispravnu lozinku i otvorili bravu. Sve u svemu imat ćemo skladišni kapacitet od 2 bajta ili 16 bita !!

Korak 6: Usporedba

U ovom trenutku imamo sustav koji može spremiti svaki broj koji pritisnemo na jednom zaslonu, a zatim na drugi, i kopirati te podatke u memoriju lozinki … još nam nedostaje ono bitno, Usporednik … jedan krug koji će to dva usporediti (ABCD) memorija zaslona s dvije (ABCD) memorije lozinki. Opet, već postoji IC iz obitelji TTL koji obavlja sav prljavi posao, ali nije bio dostupan u mojoj lokalnoj elektroničkoj trgovini. Pa sam izgradio svoj. Da biste razumjeli kako sam to napravio, pogledajmo XOR tablicu istinitosti A a] X 0 0] 0 0 1] 1 1 0] 1 1 1] 0 Primijetite da kad god A i a imaju istu vrijednost, izlaz je nizak (0). Dakle, ako se razlikuju, imat ćemo 1 na izlazu. Što znači da s jednim XOR Gateom možete usporediti 2 bita jedan u memoriji zaslona, a drugi u memoriji lozinke. Na temelju toga napravio sam sljedeći krug, zapamtite da ga možete izgraditi na svoj način, jer postoji mnogo načina da se u digitalnoj elektronici dođe do istog odgovora. Ovaj krug uzima 8 bitova memorija na zaslonu (jedan bit po XOR -u, jer drugi ulaz treba koristiti s memorijom lozinke) i 8 bita memorije lozinki (to je usporednik od 1 bajta). I isporučit će samo jedan izlaz. ako i samo ako su podaci na obje memorije prikaza isti kao podaci u memorijama lozinki, imat ćemo (0) nizak izlaz. Drugim riječima, ako se informacije o oba skupa memorija razlikuju, čak i na 1 bit, izlaz će biti visok (1).

Korak 7: Otvorite/zatvorite

Napokon zadnji dio, skoro smo gotovi! Uskoro ćete moći zaključati bilo koji uređaj ili elektrificirati bilo koju ogradu, (Molimo vas, nemojte!) Sada ćemo uzeti zadnji dio informacija i prekinuti ga pritiskom na gumb, pa ako netko slučajno napiše ispravnu lozinku, brava se neće otvoriti. (Ovo dugme sam nazvao "enter", zaista pametno, ha!) R ulaz, i spremite ga, a Q na 1 ako ima 0 na S ulazu. Za više informacija o zasunima RS-a: https://en.wikipedia.org/wiki/D_flip_flop#SR_flip-flops Spojio sam "Q" na crvenu bravu koja znači LED ili znači da je upravljani uređaj isključen. I "Q´" na tranzistor koji će releju dati jednu struju za uključivanje, uključivanje upravljanog uređaja. "Q´" je bilo spojeno na pritisni gumb (koji sam nazvao gumb nove lozinke iz opstenih razloga) tako da kad pritisnete taj gumb, zatvorit cete krug izmedju Q´ i ulaza sata za memoriju lozinke. Ako je Q´ nisko (sustav zaključan) ništa se neće promijeniti u memoriji lozinke kada se pritisne gumb, ali ako je visoko (sustav je otvoren) sat će se aktivirati i memorije lozinki kopirat će informacije na memoriji zaslona. lozinka). I spojio otpornik na GND i na tipku (gumb za zaključavanje), a odatle na ulaz S, pa ćete kad god ga pritisnete zaključati sustav. Pa, iako sam mogao kupiti RS japanku samo u tu svrhu, ipak mi je ostao jedan JK ff sa svog 7476. I, budući da su ulazi R i S asinkroni, ne moramo brinuti o satu. Zato samo ožičite stvari kao što je prikazano na dijagramu (kao što sam i ja učinio.) Budite oprezni kada spojite relej na izmjeničnu struju, upotrijebite dovoljno izolacijske trake. Ne želite kratki spoj pri radu sa stotinama volti! Nakon povezivanja bilo čega zajedno … konačno smo gotovi !!! Slobodno komentirajte bilo koje pitanje ili prijedlog, ako primijetite bilo kakav problem ili pogrešku, nemojte sumnjati u njegovo iznošenje. Ovdje sam da pomognem. Dobra brava, mislim, sretno s tom bravom.