Zaključavanje digitalne kombinacije!: 7 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:10

Oduvijek sam se pitao kako funkcioniraju elektronske brave, pa sam nakon što sam završio osnovni tečaj digitalne elektronike odlučio sam napraviti svoju. I ja ću vam pomoći da izgradite svoje!

Mogli ste 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 ne pokušavajte to, zaista opasno) … Priključio sam mini božićno drvce na izlaz (110v) jer nisam uzeo ukras za praznike iz svoje laboratorije, tako da je to bilo otprilike u vrijeme kada sam završio projekt.

Evo nekoliko slika gotovog sistema, kao i video, tako da možete vidjeti kako radi.

Korak 1: Kako to funkcionira?

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

• Prvo nam je potrebno kolo za dekodiranje 10 mogućih ulaza (0-9) na njegov 4 izlazni BCD (binarno kodirana decimala) i još jedan izlaz koji nam govori kada se pritisne bilo koje dugme.
• Zatim moramo izgraditi krug kako bi naša dva 7-segmentna zaslona radila ispravno, sa 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, komparator (njegovih 8 bitova ‚jer na ekranu postoje 4 bita po znamenci, što znači da će vam, ako želite zaključati četveroznamenkastu bravu, biti potrebno dvoje od njih spojeni zajedno.) To će reći ako su brojevi na ekranima isti kao i lozinka sačuvana u internoj memoriji.
• I na kraju krug 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 sam uzeo sa stare ploče za videorekorder, tako da 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, odlična 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 kontrolu povezanog uređaja)
• Jedan crveni LED (za označavanje kada je sistem ZAKLJUČAN)
• 14 tastera
• Puno otpornika (otpor nije bitan, samo je potrebno postaviti IC pinove na 1 ili 0 [+ ili -])
• Dva 7-segmentna ekrana.
• Puno žice !!

Integrisana kola:

• Dva 7432 (ILI Vrata) za izgradnju DEC -a na BCD i komparatora
• Dvije 7486 (XOR GATES) duše komparatora.
• Dva 7447 upravljačka programa za prikaz
• Četiri 74175 (4 D-FF) svaka je memorija koja može držati 4 bita.
• Jedan 7476 (2 JK-FF) za birač ekrana i za držanje signala OTVORENO ZATVORENO.
• Jedan 7404 (NOT GATE) invertuje taktni impuls za birač prikaza. (mogli biste upotrijebiti NPN tranzistor jer je potrebna samo jedna kapija (ic ima 6).

Alati:

• 3 Protoboard -a (https://en.wikipedia.org/wiki/Breadboard)
• Kliješta
• Exacto Knife
• 5V DC napajanje (napaja strujna kola)
• 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 kupujete 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 3 ft long. (To je upravo ono što ja radim, budući da je normalna žica protoboarda oko 10 stopa po dolaru. Ali za dolar možete dobiti 3,3 ft Ethernet kabela, tako da ćete završiti s oko 27-30 stopa!

Korak 3: Pređite na BCD

Prvi korak je izgradnja ulaznog sistema, 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 lageru kada sam otišao u lokalnu elektroničku trgovinu. Pa ako dobijete uštedjet ćete sebi puno vremena i problema, ali mislim da je na ovaj način zabavnije)
• Mogućnost otkrivanja svaki put kada se pritisne dugme.

Da bismo riješili prvi problem, trebali bismo pogledati ovu tablicu istine kako bismo znali koji izlaz (ABCD) će biti visok (1) kada pritisnemo svako dugme. 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 sabiranjem 1+2 ili oduzimanjem 4-1 ili 3^1…. Drugim riječima, mogli biste izgraditi mnogo različitih kola za postizanje istog cilja, to je nešto što olakšava naš trenutni zadatak. Dizajnirao sam ovo kolo jer sam mislio da koristi nekoliko IC -ova, ali mogli biste sami dizajnirati! E sad, znam da se neki možda grebu 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" provodit će struju, pa ćemo imati napon i na drugoj strani, ali ako postoji negativan ili nepostojeći napon (0) ponašat će se kao otvoreno kolo. 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. Žašto 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 spojite i koja radi istovremeno, 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 Gate … 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 je preostalo samo da ga izgradite na svojoj ploči ili, ako želite uštedjeti još prostora, možete učiniti kao što sam ja napravio, 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 vam je potrebno još informacija o diodama:

Korak 4: Prikazi

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

Ako koristite ekran Common Anode, 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 memorije u sljedećem koraku)

Korak 5: Memorija

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 informacije 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 efekat? Pa s drugom vrstom FF (japanka) JK, kada su i J i K ulazi visoki, promijenit će stanje izlaza u svoju komplementarnost (negaciju), drugim riječima, imat ćemo na "Q" 1, pa 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" koje je visoko kad pritisnete bilo koji broj, ali da sačuvamo informacije na vrijeme, trebat će nam suprotno, pa evo gdje koristimo NOT GATE. Drugim riječima, kada pritisnemo dugme, jk ff će promijeniti svoj izlaz, uključivanjem prve memorije, tako da će spremiti podatke, zatim pritisnemo ponovo i prvo stanje snimanja memorije će biti isključeno, ali druga memorija sačuvat će nove podatke! Dodao sam u ovom trenutku tipku za resetiranje koja 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 da sačuvate lozinku !! Iako je moguće samo postaviti lozinku s otpornicima na GND ili Vcc, to će učiniti vašu lozinku statičnom i nemogućom za promjenu ako zaključavanje zaključate na PCB -u. Dakle, s memorijom možete spremiti lozinku i promijeniti je koliko god puta želite. Ulazi će biti izlazi naše memorije ekrana, pa kada pozitivni impuls dosegne njihov sat, svladaćete sve brojeve na displejima. (i sećanja i lozinke 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: Upoređivanje

U ovom trenutku imamo sistem koji može spremiti svaki broj koji pritisnemo u jednom prikazu, a zatim u drugi, i kopirati te podatke u memoriju lozinki … još nam nedostaje ono bitno, Komparator … jedno kolo koje će uporediti ta dva (ABCD) memorija ekrana sa dvije (ABCD) memorije lozinki. Opet, već postoji IC iz porodice TTL koji radi sav prljavi posao, ali nije bio dostupan u mojoj lokalnoj elektroničkoj radnji. Pa sam napravio svoj. Da biste razumjeli kako sam to učinio, pogledajte XOR tablicu istine 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 sa jednim XOR Gate -om možete uporediti 2 bita jedan u memoriji ekrana i drugi u memoriji lozinke. Na osnovu toga sam napravio sljedeće kolo, zapamtite da ga možete izgraditi na svoj način, jer postoji mnogo načina da se u digitalnoj elektronici dođe do istog odgovora. Ovo kolo uzima 8 bita memorija na ekranu (jedan bit po XOR -u, jer drugi ulaz treba koristiti sa memorijom lozinke) i 8 bita memorije lozinki (to je komparator od 1 bajta). I isporučit će samo jedan izlaz. ako i samo ako su informacije na obje memorije prikaza iste kao i informacije u memorijama lozinki, imat ćemo (0) mali 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

Konačno 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 neko 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: https://en.wikipedia.org/wiki/D_flip_flop#SR_flip-flops spojio sam "Q" na crvenu bravu sa LED značenjem ili da je upravljani uređaj isključen. I "Q´" na tranzistor koji će releju dati snažnu struju za uključivanje, uključivanje upravljanog uređaja. "Q´" je bilo spojeno na tipku (koju sam nazvao tipkom nove lozinke iz ozloglašenih razloga) tako da kada pritisnete to dugme, zatvorit ćete krug između Q´ i ulaza sata za memoriju lozinke. Ako je Q´ nisko (sistem zaključan) ništa se neće promijeniti u memoriji lozinke kada se pritisne dugme, ali ako je visoko (sistem je otvoren) sat će se aktivirati i memorije lozinki će kopirati informacije na memoriji ekrana. lozinka). I spojio otpornik na GND i na dugme (dugme za zaključavanje), a odatle na ulaz S, pa ćete svaki put kad ga pritisnete zaključati sistem. Pa, iako sam mogao kupiti RS japanku samo u ovu svrhu, ipak mi je ostao jedan JK ff sa mog 7476. I, budući da su ulazi R i S asinkroni, ne moramo brinuti o satu. Zato samo povežite stvari kao što je prikazano na dijagramu (kao što sam i ja učinio.) Budite oprezni kada spojite relej na izmjeničnu struju, upotrijebite dovoljno izolirne 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 grešku, nemojte sumnjati u njegovo iznošenje. Ovdje sam da pomognem. Dobra brava, mislim, sretno s tom bravom.