Zaklepanje digitalne kombinacije!: 7 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:10

Vedno sem se spraševal, kako delujejo elektronske ključavnice, zato sem se, ko sem končal osnovni tečaj digitalne elektronike, odločil, da si ga zgradim sam. In jaz vam bom pomagal zgraditi svojega!

Lahko bi ga priključili na karkoli od 1v do 400v (ali morda več, kar je odvisno od releja), DC ali AC, tako da ga lahko uporabite za krmiljenje drugega vezja ali celo za elektrifikacijo ograje !! (prosim, ne poskušajte tega, res nevarno) … Na izhod (110v) sem priključil mini božično drevo, ker prazničnih okraskov nisem vzel iz svojega laboratorija, zato je bilo približno takrat, ko sem končal projekt.

Tukaj je nekaj slik dokončanega sistema in videoposnetek, tako da lahko vidite, kako deluje.

1. korak: Kako deluje?

Najprej sem pomislil, kaj je treba obdelati in kako. Zato sem ta diagram narisal kot zemljevid, ki mi bo pomagal pri gradnji vsakega dela projekta. Tukaj je povzetek, kako deluje.

• Najprej potrebujemo vezje za dekodiranje 10 možnih vhodov (0-9) na njegov 4 izhodni BCD (binarno kodirana decimalka) in še en izhod, ki nam pove, kdaj pritisnemo kateri koli gumb.
• Nato moramo zgraditi vezje, da bosta naša dva 7-segmentna zaslona pravilno delovala, s 4 vhodi za številko BCD in seveda 7 izhodi za naše zaslone, (uporabil sem IC 74LS47)
• Nato vezje za shranjevanje vsake pritisnjene številke in preklapljanje med prikazi
• Pa tudi notranji pomnilnik za naše geslo
• In ognjišče naše ključavnice, primerjalnik (njegovih 8 bitov ‚ker so na prikazovalniku 4 bitovi na števko, kar pomeni, da če želite narediti 4 -mestno zaklepanje, morate dva od tega povezati skupaj.) To bo povedalo če so številke na zaslonih enake geslu, shranjenemu v notranjem pomnilniku.
• In končno vezje za ohranitev signala OPEN ali CLOSE za nedoločen čas in seveda izhod (to je tisto, kar želite nadzorovati s ključavnico)

2. korak: Materiali

Tukaj je vse, kar boste potrebovali. OPOMBA: Večino materialov sem vzel s stare plošče videorekorderja, zato so bili "brezplačni", zaradi česar je bil ta projekt res poceni. Skupaj sem porabil približno 13 dll (večina IC stane 76 centov, razen za D-ff (približno 1,15), ker nisem imel IC, vendar jih lahko obdržite za prihodnje projekte, so odlična naložba. Komponente:

• Veliko diod (približno 20) za enosmerne povezave.
• En tranzistor NPN (za napajanje relejne tuljave z dovolj toka)
• En rele (za nadzor povezane naprave)
• Ena rdeča LED (za označbo, kdaj je sistem ZAKLJUČEN)
• 14 gumbov
• Veliko uporov (odpor res ni pomemben, samo nastavite zatiče IC na 1 ali 0 [+ ali -])
• Dva 7-segmentna zaslona.
• Veliko žice !!

Integrirana vezja:

• Dva 7432 (ALI Vrata) za izgradnjo DEC v BCD in primerjalnik
• Dve duši 7486 (XOR GATES) primerjalca.
• Dva 7447 gonilnika zaslona
• Štirje 74175 (4 D-FF) so pomnilnik, ki lahko sprejme 4 bite.
• En 7476 (2 JK-FF) za izbirnik zaslona in za držanje signala ODPRTO ZAPRTO.
• En 7404 (NOT GATE) obrne impulz ure za izbirnik zaslona. (lahko uporabite označen tranzistor NPN, ker potrebujete samo ena vrata (ic ima 6).

Orodja:

• 3 protoboards (https://en.wikipedia.org/wiki/Breadboard)
• Klešče
• Exacto nož
• 5V DC napajalnik (napaja vezja)
• 12V DC napajanje (napaja relejno tuljavo)
• Napajanje 120V AC (napaja napravo na izhodu)

OPOMBA: Uporabil sem približno 8 čevljev žice in nasvet glede tega, če želite kupiti drago žico iz protobora, lahko kupite 3 čevlje ethernetnega kabla, ga odstranite in imeli boste 8 ali 9 žic, vsaka z drugo barvo in 3 ft dolg. (točno to počnem, saj je običajna žica protoboard-a približno 10 ft na dolar. Toda za dolar lahko dobite 3,3 ft ethernetnega kabla, tako da boste na koncu imeli približno 27-30 ft!

3. korak: Preklopite na BCD

Prvi korak je izgradnja vhodnega sistema, tako da lahko komunicirate s ključavnico. Naslednje vezje sem zasnoval, da bi dosegel dva glavna cilja.

• Obrnite katero koli od 10 številk iz (0-9) v njen BCD (binarni) primerek. (Pravzaprav je v ta namen IC, vendar ga ni bilo na zalogi, ko sem šel v lokalno elektronsko trgovino. Če dobite prihranili boste veliko časa in težav, vendar mislim, da je na ta način bolj zabavno)
• Sposobnost zaznavanja, ko pritisnete gumb.

Za rešitev prve težave bi morali pogledati to tabelo resničnosti, da bi ugotovili, kateri izhod (ABCD) bo visok (1), ko pritisnemo vsak gumb. 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 Zdaj pa tukaj pride v poštev nekaj, kar mi je všeč pri Digitalih … Obstaja veliko načinov, kako narediti eno stvar…. Tako kot matematika lahko pridete do 3, če dodate 1+2 ali odštejete 4-1 ali 3^1…. Z drugimi besedami, lahko bi zgradili veliko različnih vezij za dosego istega cilja, kar olajša našo trenutno nalogo. Oblikoval sem to vezje, ker sem mislil, da uporablja nekaj IC -jev, vendar bi lahko oblikovali svojega! Zdaj vem, da se nekateri morda praskajo po glavi in poskušajo ugotoviti, zakaj sem uporabil toliko diod, no, tukaj je odgovor … Diode delujejo kot enosmerna povezava, torej v paru, kot je v mojem vezju, če obstaja (1) napetost na "pozitivni strani" bo vodila tok, zato bomo imeli napetost tudi na drugi strani, če pa je negativna ali neobstoječa napetost (0), se bo obnašala kot odprto vezje. Preverimo obnašanje teh diod, tako da prvo diodno anodo (+) pokličemo »E«, drugo diodno anodo pa »F« in izhod bo njihova povezana katoda »X«. EF] X 0 0] 0 0 1] 1 1 0] 1 1 1] 1 Vidite lahko, da imamo popolnoma enako vedenje kot OR GATE, nato pa: Zakaj ne uporabite samo diod, boste na ta način prihranili še več integriranih Vezja in denar? … No, odgovor je preprost in res bi ga morali upoštevati, NAPETOST, KI SE POPUSTI V VSAKO DIODO. Običajno je 0,65V. Zakaj je tako? Ker vsaka dioda potrebuje vsaj 0,6 V po anodi in katodi, da se njeno stičišče približa, tako da lahko začne prevod. I Z drugimi besedami, za vsako diodo, ki jo priključite in hkrati deluje, izgubite 0,65 V… to ne bi bil velik problem, če bi samo prižgali svetleče diode, vendar delamo s TTL IC, to pomeni, da potrebujemo vsaj več kot 2 V. In ker začenjamo s 5 v.. To pomeni, da povezovanje 5 diod povzročil okvaro v našem vezju (integrirano vezje ne bi moglo razlikovati med 0v in manj kot 2v …) Zato nikoli nisem uporabil več kot 2 diod na vsakem vhodu … OPOMBA: Priključite upor, priključen na GND v vsak vhod OR Gate … Za rešitev druge težave sem vsakemu ABCD in 0 dodala diodo in jih povezala skupaj, tako da bo pri vsakem od teh 1 na "Pritisnite" (P) 1. Zdaj vam preostane le, da ga zgradite na vašo mizo ali če želite prihraniti nekaj več prostora, lahko naredite tako, kot sem jaz, in izvrtajte nekaj lukenj v gradbenem papirju ter tam spajkajte diode in gumbe … Če potrebujete nekaj več informacij o logičnih vratih: https://www.allaboutcircuits.com/vol_4/chpt_3/1.html Če potrebujete več informacij o diodah:

4. korak: Zasloni

Ta korak je eden najlažjih, le dekodirati moramo vhode ABCD za pogon sedemsegmentnega zaslona … In na srečo že obstaja integrirano vezje, ki nam bo prihranilo vso logiko, čas in prostor.

Če uporabljate zaslon s skupno anodo, boste potrebovali 7447.

Če uporabljate zaslon s skupno katodo, boste potrebovali 7448.

Ožičenje je enako, zato v vsakem primeru uporabite mojo shemo.

Vhodi ABCD za vsak IC prihajajo iz izhoda vsakega pomnilnika (spomine bomo pregledali v naslednjem koraku)

5. korak: Spomin

To je bilo, če smo prešli s kombinacijske logike na sekuencialno logiko … Za izdelavo 4-bitnega (ABCD) pomnilnika potrebujemo le D-flip flop za vsak bit, v 74175 pa imamo 4 od teh. Ne pozabite, da je vsaka številka predstavljena v ABCD, tako da lahko vsaka 74175 shrani eno številko. Za več informacij o tem, kako deluje D-flipflop in kako shranjuje podatke,: https://en.wikipedia.org/wiki/D_flip_flop#D_flip-flop Vnos prvih dveh spominov (Podatki "D") prihaja iz kodirnika DEC v BCD, ki smo ga zgradili na prvem koraku. No, imamo podatke, ki jih bo imel vsak, toda kdaj bodo to shranili? Seveda bo eden shranil prvo pritisnjeno številko, drugi pa drugo pritisnjeno številko … Torej, kako dobimo ta učinek? No, z drugo vrsto FF (flip flop) JK, ko sta vhoda J in K visoka, bo stanje izhodov spremenil v svoje dopolnilo (negacijo), z drugimi besedami, imeli bomo na "Q" 1, nato 0, nato še enkrat, nato 0 in tako naprej. Ta Q in Q´ sta ura za spomine (kaj bo povedalo, kdaj shraniti nove podatke.) Utrip, ki bo določil, kdaj bo ta sprememba izvedena, je "P", ki je visok, ko pritisnete katero koli številko, vendar če podatke shranimo pravočasno, bomo potrebovali nasprotno, zato tukaj uporabljamo NOT GATE. Z drugimi besedami, ko pritisnemo gumb, bo jk ff spremenil svoj izhod in vklopil prvi pomnilnik, tako da bo shranil podatke, nato znova pritisnemo in prvo stanje snemanja pomnilnika bo izklopljeno, drugi pomnilnik pa shrani nove podatke! Na tej točki sem dodal gumb za ponastavitev, ki bo oba pomnilnika (ABCD) vrnil na 0 in izbirnik zaslona (jk ff) vrnil v prvi pomnilnik. Za več informacij o JK FF: https://en.wikipedia.org/wiki/D_flip_flop#JK_flip-flop Zdaj … zakaj sem rekel, da potrebujemo štiri 74175? No, da shranite geslo !! Geslo lahko z upori nastavite na GND ali Vcc, vendar bo geslo postalo statično in ga ni mogoče spremeniti, če ključavnico izvedete v tiskanem vezju. Torej lahko s pomnilnikom shranite geslo in ga spremenite tolikokrat, kot želite. Vhodi bodo izhodi iz pomnilnika našega zaslona, zato, ko pozitivni impulz doseže njihovo uro, se boste spopadli s številkami, ki so na zaslonih. (oba, spomini in gesla bodo imeli enake podatke). Seveda bo impulz "novega gesla" na voljo le, če ste že vnesli pravilno geslo in odprli ključavnico. Skupaj bomo imeli kapaciteto 2 bajtov ali 16 bitov !!

6. korak: Primerjava

Na tej točki imamo sistem, ki lahko shrani vsako pritisnjeno številko na enem zaslonu, nato na drugem, in te podatke kopira v pomnilnik gesel … še vedno nam manjka bistveno, Primerjalnik … eno vezje, ki bo primerjalo oba (ABCD) spomina zaslona z dvema (ABCD) pomnilnika gesel. Spet obstaja IC iz družine TTL, ki opravlja vsa umazana dela, vendar v moji lokalni elektronski trgovini ni bil na voljo. Tako sem si zgradil svojega. Če želite razumeti, kako sem to naredil, si oglejmo tabelo resničnosti XOR A a] X 0 0] 0 0 1] 1 1 0] 1 1 1] 0 Upoštevajte, da sta izhod nizka (0) kadar koli imata A in a enako vrednost (0). Torej, če se razlikujejo, bomo imeli 1 na izhodu. To pomeni, da lahko z enim XOR Gate primerjate 2 bita enega od pomnilnika zaslona in drugega od pomnilnika gesla. Na podlagi tega sem zgradil naslednje vezje, ne pozabite, da ga lahko zgradite na svoj način, saj obstaja veliko načinov, kako v digitalni elektroniki priti do istega odgovora. To vezje zajema 8 bitov pomnilnikov na zaslonu (en bit na XOR, ker je treba drugi vhod uporabiti s pomnilnikom gesel) in 8 bitov pomnilnikov gesel (njegov 1 -bajtni primerjalnik). In bo prinesel le en izhod. če in samo če so podatki na obeh pomnilnikih zaslona enaki podatkom v spominih gesel, bomo imeli (0) nizek izhod. Z drugimi besedami, če se informacije o obeh nizih spominov razlikujejo, tudi pri 1 bitu, bo izhod visok (1).

7. korak: Odpri/Zapri

Končno zadnji del, skoraj smo končali! Kmalu boste lahko zaklenili katero koli napravo ali elektrificirali katero koli ograjo,, (Prosim, ne!) Zdaj bomo vzeli zadnji del informacij in jih prekinili s pritiskom na gumb, tako da če kdo slučajno napiše pravilno geslo, ključavnica se ne odpre. (temu gumbu sem rekel "enter", res pametno, ha!) R, ga shranite in Q na 1, če je na vhodu S 0. Za več informacij o zapahu RS: https://en.wikipedia.org/wiki/D_flip_flop#SR_flip-flops Priključil sem "Q" na rdečo ključavnico, ki pomeni LED, ali pa je krmilna naprava IZKLOPLJENA. In "Q´" do tranzistorja, ki bo releju zagotovil en tok za vklop in vklop krmilne naprave. "Q´" je bil povezan s potisnim gumbom (ki sem ga zaradi opornih razlogov poklical gumb za novo geslo), tako da ko pritisnete ta gumb, zaprete vezje med Q´ in vhodom ure za pomnilnik gesla. Če je Q´ nizek (sistem zaklenjen), se ob pritisku gumba ne bo nič spremenilo v pomnilniku gesla, če pa je visoko (sistem je odprt), bo ura aktivirana in pomnilniki gesel bodo kopirali podatke v pomnilniku zaslona. geslo). In priklopili upor na GND in na gumb (gumb za zaklepanje) in od tam na vhod S, tako da boste sistem, ko ga pritisnete, zaklenili. No, čeprav bi lahko samo v ta namen kupil japonko RS, mi je od mojega 7476 še vedno ostal en JK ff. In ker sta vhoda R in S asinhrona, nam ni treba skrbeti za uro. Torej samo povežite stvari, kot je prikazano na diagramu (kot sem naredil jaz.) Pri priključitvi releja na izmenični tok bodite previdni, uporabite dovolj izolirnega traku. Ne želite kratkega stika pri delu s stotinami voltov! Po skupnem povezovanju … smo končno končali !!! Prosimo, komentirajte kakršno koli vprašanje ali predlagajte, če opazite kakršno koli težavo ali napako, ne dvomite v njeno izločitev. Tukaj sem, da pomagam. Dobra ključavnica, vso srečo s to ključavnico.