Rəqəmsal Kombinə Kilidi!: 7 addım (şəkillərlə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:49

Həmişə elektron qıfılların necə işlədiyini düşündüm, buna görə əsas rəqəmsal elektronika kursunu bitirdikdən sonra özüm qurmağa qərar verdim. Və öz evinizi qurmağınıza kömək edəcəyəm!

1v -dən 400v -ə (və ya bəlkə də RELAY -dan asılı ola bilər), DC və ya AC -yə hər hansı bir şeyə qoşa bilərsiniz, buna görə başqa bir dövrə nəzarət etmək və ya hətta bir çit elektrikləşdirmək üçün istifadə edə bilərsiniz! (lütfən bunu sınamayın, həqiqətən də təhlükəli)… Mən kiçik bir bayram ağacı çıxışı ilə bağladım (110v), çünki bayram günlərinin bəzəyini laboratoriyamdan götürməmişəm, buna görə proyekti bitirdiyim vaxt idi.

İşdə bitmiş Sistemin bəzi şəkilləri və bir video da var, buna görə işlədiyini görə bilərsiniz.

Addım 1: Necə işləyir?

Əvvəlcə nəyin və necə işlənməli olduğunu düşündüm. Bu proyektin hər bir hissəsini qurarkən mənə yol göstərmək üçün bu diaqramı bir xəritə olaraq çəkdim. Burada necə işlədiyinin xülasəsi.

• Əvvəlcə 10 mümkün girişi (0-9) 4 çıxış BCD (İkili Kodlu Ondalık) ilə açmaq üçün bir dövrə və hər hansı bir düyməyə basıldığında bizə məlumat verən başqa bir çıxışa ehtiyacımız var.
• Sonra iki 7 seqmentli displeyimizin düzgün işləməsi üçün bir BCD nömrəsi üçün 4 giriş və əlbəttə ki, ekranlarımız üçün 7 çıxışı olan bir sxem qurmalıyıq (IC 74LS47 istifadə etdim)
• Sonra hər basılan nömrəni saxlamaq və ekranlar arasında keçid etmək üçün bir dövrə
• Şifrəmiz üçün daxili yaddaş da var
• Və kilidimizin ocağı, müqayisəedici (onun 8 biti, çünki ekranda hər rəqəmdə 4 bit var, yəni 4 rəqəmli bir kilid etmək istəyirsinizsə, bunlardan ikisini bir -birinə bağlamalı olacaqsınız.) ekrandakı nömrələr daxili yaddaşlarda saxlanılan parolla eynidirsə bizə.
• Və nəhayət, AÇIQ və ya QAPAT siqnalını müəyyən olmayan bir müddətdə saxlamaq üçün bir dövrə və əlbəttə bir çıxış (kilidinizlə idarə etmək istədiyiniz hər şey budur)

Addım 2: Materiallar

Budur sizə lazım olacaq hər şey. Qeyd: Mən materialların çoxunu köhnə bir videomagnitofon lövhəsindən götürmüşəm, buna görə də bu proyektin həqiqətən də ucuz olmasına "pulsuz" idilər. Ümumilikdə təxminən 13 dll xərclədim (IC-nin çoxu 76 cnts-ə bərabərdir, D-ff istisna olmaqla (təxminən 1.15), çünki IC yox idi, amma gələcək proyektlər üçün saxlaya bilərsiniz, bunlar böyük bir sərmayədir. Komponentlər:

• Bir tərəfli əlaqələr qurmaq üçün çoxlu diodlar (təxminən 20).
• Bir NPN tranzistoru (Relay Bobini kifayət qədər cərəyanla təmin etmək üçün)
• Bir röle (bağlı cihazı idarə etmək üçün)
• Bir qırmızı LED (sistemin nə vaxt kilidləndiyini göstərmək üçün)
• 14 düymə
• Çox sayda rezistor (müqavimətin əhəmiyyəti yoxdur, sadəcə IC pinlərini 1 və ya 0 [+ və ya -] olaraq təyin etmək kifayətdir)
• İki 7 seqmentli ekran.
• Çox tel !!

İnteqrasiya edilmiş sxemlər:

• DCD -ni BCD -ə və müqayisəyə qurmaq üçün iki 7432 (OR GATE)
• İki 7486 (XOR GATES) müqayisəli ruh.
• İki 7447 ekran sürücüsü
• Dörd 74175 (4 D-FF) hər biri 4 bit saxlaya bilən bir yaddaşdır.
• Ekran seçici və AÇMA QAPA siqnalını tutmaq üçün bir 7476 (2 JK-FF).
• Bir 7404 (GATE DEĞİL) ekran seçicisi üçün saat nəbzini tərsinə çevirir. (yalnız bir qapıya ehtiyacınız olduğu üçün bir NPN transistor insted istifadə edə bilərsiniz (ic 6 -da var).

Alətlər:

• 3 Protoboard (https://en.wikipedia.org/wiki/Breadboard)
• Kəlbətinlər
• Exacto Bıçağı
• 5V DC enerji təchizatı (dövrələri ötürür)
• 12V DC enerji təchizatı (röle bobini qidalandırır)
• 120V AC enerji təchizatı (cihazı çıxışı ilə təmin edir)

DİQQƏT: Təxminən 8 fut tel istifadə etdim və bahalı protoboard tel alaraq bu barədə məsləhət verdim, 3 ft ethernet kabeli ala bilərsiniz, hər biri fərqli bir rəngə malik 8 və ya 9 telə sahib olacaqsınız. 3 fut uzunluğunda. (tam olaraq etdiyim budur, çünki normal protoboard tel bir dollar üçün təxminən 10 futdur. Ancaq bir dollar üçün 3,3 ft ethernet kabeli ala bilərsiniz, buna görə təxminən 27-30 fut ilə başa çatacaqsınız!

Addım 3: BCD -dən ayrılın

İlk addım giriş sistemini qurmaqdır, buna görə kilidinizlə əlaqə qura bilərsiniz. İki əsas məqsədə çatmaq üçün aşağıdakı dövrəni hazırladım.

• (0-9) olan 10 ədəddən hər hansı birini BCD (ikili) həmkarına çevirin. (Əslində bu məqsəd üçün bir IC var, amma yerli elektron mağazama getdiyim zaman stokda deyildi. özünüzə çox vaxt və problemdən xilas olacaqsınız, amma düşünürəm ki, bu yolla daha əyləncəlidir)
• Bir düyməyə basıldığında aşkar edə bilmək.

Birinci problemi həll etmək üçün hər düyməni basdığımız zaman hansı çıxışın (ABCD) yüksək olacağını (1) bilmək üçün bu həqiqət cədvəlinə nəzər salmalıyıq. 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 İndi Digitallar haqqında sevdiyim bir şeyin işə düşdüyü yerlər… Bir şeyi etmənin bir çox yolu var…. Eynilə riyaziyyat kimi, 1+2 əlavə etmək və ya 4-1 və ya 3^1 çıxarmaqla 3-ə çata bilərsiniz. Başqa sözlə, eyni məqsədə çatmaq üçün bir çox fərqli dövrə qura bilərsiniz, bu, hazırkı vəzifəmizi asanlaşdıran bir şeydir. Bir neçə IC istifadə etdiyini düşündüyüm üçün bu dövrəni hazırladım, ancaq özünüz dizayn edə bilərsiniz! İndi bilirəm ki, bəziləri niyə bu qədər diod istifadə etdiyimi anlamağa çalışaraq başlarını cızırlar, cavab budur … Diodlar bir tərəfli əlaqə kimi işləyir, buna görə də dövrəmdə olduğu kimi bağlanmış bir cütdə (1) "müsbət tərəfində" gərginlik cərəyanı ötürəcək, buna görə də digər tərəfdə də gərginliyə sahib olacağıq, ancaq mənfi və ya mövcud olmayan bir gərginlik (0) olarsa, açıq bir dövrə kimi davranacaq. Birinci diod anodunu (+) "E", ikinci diod anodunu "F" adlandıraraq bu diodların davranışını yoxlayaq və onların əlaqəli katodu "X" olacaq. EF] X 0 0] 0 0 1] 1 1 0] 1 1 1] 1 görürsünüz ki, OR QAPI ilə eyni davranışa sahibik və sonra, Niyə sadəcə diodlardan istifadə etməsəniz, bu yolla daha da İnteqrasiya edilmiş qənaət edəcəksiniz. Dövrlər və pul?… Yaxşı cavab sadədir və bunu nəzərə almalısınız, HƏR DİYODA GERİLMİŞDİR. Normalda təxminən 0.65V -dir. Niyə belədir? Hər bir diodun qovşağının yaxınlaşması üçün anod və katod boyunca ən azı 0,6 V -a ehtiyacı olduğu üçün keçirməyə başlaya bilər. Yəni başqa bir deyişlə bağladığınız və işlədiyi hər bir diod üçün 0,65 V boşalacaqsınız… yalnız LEDləri yandırsaydıq, bu böyük bir problem olmazdı, amma TTL IC ilə işləyirik, yəni ən az 2 V -dan çox ehtiyacımız var və 5 v ilə başladığımız kimi.. 5 diodun bağlanması deməkdir. dövrəmizdə bir uğursuzluğa səbəb olacaq (inteqral dövrə 0v -dən 2v -dən az ayıra bilməyəcəkdi …) Bu səbəbdən heç bir girişdə 2 -dən çox diod istifadə etməmişəm … QEYD: GND -yə bağlı bir rezistoru bağlamalısınız. hər OR Gate girişi … İkinci problemi həll etmək üçün hər bir ABCD və 0 -a bir diod əlavə etdim və onları bir -birinə bağladım, buna görə də onlardan hər hansı biri 1 olduqda, "Press" (P) üzərində 1 olacaq. Qalan şey onu çörək taxtanızda qurmaqdır və ya daha çox yer saxlamaq istəyirsinizsə mənim etdiyim kimi edə bilərsiniz və bir tikinti kağızında bir neçə delik açıb diodları və düymələri orada lehimləyin … Məntiq qapıları haqqında daha çox məlumat: https://www.allaboutcircuits.com/vol_4/chpt_3/1.html Diodlar haqqında daha çox məlumata ehtiyacınız varsa:

Addım 4: Ekranlar

Bu addım ən asan addımlardan biridir, yalnız yeddi seqmentli ekranı idarə etmək üçün ABCD girişlərini deşifr etməliyik … Və xoşbəxtlikdən bütün məntiqi, vaxtı və məkanı xilas edəcək bir inteqrasiya edilmiş sxem var.

Ümumi Anod ekranı istifadə edirsinizsə, onda 7447 -yə ehtiyacınız olacaq.

Ümumi bir Katod ekranından istifadə edirsinizsə, onda 7448 -ə ehtiyacınız olacaq.

Kablolama eynidır, buna görə hər iki halda da sxemimi istifadə edə bilərsiniz.

Hər bir IC üçün ABCD girişləri hər bir yaddaşın çıxışından gəlir (xatirələri növbəti addımda nəzərdən keçirəcəyik)

Addım 5: Yaddaş

Bu, birləşmə məntiqindən gizli məntiqə keçməyimizdir … 4 bit (ABCD) yaddaş yaratmaq üçün hər bit üçün D-Flip Flopa ehtiyacımız var və 74175-də bunlardan 4-ü var. Unutmayın ki, hər bir nömrə ABCD -də təmsil olunur, buna görə hər 74175 bir nömrəni saxlaya bilər. D-flipflopun necə işlədiyi və məlumatı necə saxladığı haqqında daha çox məlumat üçün: https://en.wikipedia.org/wiki/D_flip_flop#D_flip-flop İlk iki xatirənin girişi (Məlumat "D") ilk addımda qurduğumuz DEC -dən BCD kodlayıcıya gəlir. Yaxşı, hər birinin tutacağı məlumatlara sahibik, amma nə vaxt saxlayacaqlar? Əlbəttə ki, biri birinci basılan nömrəni, digəri isə ikinci basılan nömrəni saxlayacaq … Bəs bu təsiri necə əldə edə bilərik? Başqa bir növ FF (flip flop) ilə JK, həm J, həm də K girişləri yüksək olduqda, çıxışların vəziyyətini tamamlayıcısına çevirəcək (inkar), başqa sözlə "Q" 1 -də sonra 0 sonra yenidən 1, sonra 0 və s. Bu Q və Q, xatirələr üçün bir saatdır (yeni məlumatları nə vaxt yadda saxlayacağımı söyləyəcək.) Bu dəyişikliyin nə vaxt ediləcəyini təyin edəcək nəbz, hər hansı bir rəqəmə hər basdığınız zaman yüksək olan "P" dir. məlumatı vaxtında saxla, əksinə ehtiyacımız olacaq, buna görə NOT GATE -dən istifadə edirik. Başqa sözlə, bir düyməni basdıqda, jk ff çıxışını dəyişəcək, məlumatları saxlayacaq şəkildə ilk yaddaşı işə salacaq, sonra yenidən itələyəcəyik və birinci yaddaş qeyd vəziyyəti sönəcək, ancaq ikinci yaddaş yeni məlumatları saxlayacaq! Bu nöqtədə hər iki xatirəni (ABCD) sıfıra çevirəcək və ekran seçicisini (jk ff) ilk yaddaşa qaytaracaq bir sıfırlama düyməsini əlavə etdim. JK FF haqqında daha çox məlumat üçün: https://en.wikipedia.org/wiki/D_flip_flop#JK_flip-flop İndi… niyə dörd 74175ə ehtiyacımız olduğunu dedim? Yaxşı şifrəni yadda saxla !! Rezistorlar olan şifrəni GND və ya Vcc olaraq təyin etmək mümkün olsa da, parolunuzu statik edəcək və kilidinizi bir PCB -də düzəltsəniz dəyişdirmək mümkün olmayacaq. Beləliklə, bir yaddaşla şifrəni saxlaya və istədiyiniz qədər dəyişdirə bilərsiniz. Girişlər ekran yaddaşımızın çıxışları olacaq, buna görə də müsbət bir nəbz onların saatına çatanda, ekranda hansı nömrələr olursa olsun öhdəsindən gələcəksiniz. (hər ikisi də xatirələr və parol yaddaşları eyni məlumatlara sahib olacaq). Əlbəttə ki, "yeni şifrə" nəbzi yalnız düzgün şifrəni daxil etmisinizsə və kilidi açmış olsanız mümkün olacaq. Ümumilikdə 2 bayt və ya 16 bit saxlama qabiliyyətimiz olacaq !!

Addım 6: müqayisə

Bu nöqtədə, basdığımız hər bir nömrəni bir ekranda, sonra digərində saxlaya bilən və bu məlumatları parol yaddaşlarına kopyalaya bilən bir sistemimiz var … hələ də əsas, Müqayisəçi yoxdur … ikisini müqayisə edəcək bir dövrə (ABCD)) parol xatirələrinin iki (ABCD) ilə ekran xatirələrini.. Yenə də, artıq bütün çirkli işləri görən TTL ailəsindən bir IC var, amma mənim yerli elektron mağazamda mövcud deyildi. Buna görə özüm tikdim. Necə etdiyimi başa düşmək üçün XOR həqiqət cədvəlinə baxaq A a] X 0 0] 0 0 1] 1 1 0] 1 1 1] 0 A və a eyni dəyərə malik olduqda, çıxışın aşağı olduğunu unutmayın (0). Beləliklə, fərqlidirlərsə, çıxışda 1 -ə sahib olacağıq. Bir XOR Qapısı ilə ekran yaddaşının biri bit şifrə yaddaşının 2 bitini müqayisə edə biləcəyiniz deməkdir. Aşağıdakı dövrəni qurduğuma əsaslanaraq unutmayın ki, bunu özünüz qura bilərsiniz, çünki rəqəmsal elektronikada eyni cavaba çatmağın bir çox yolu var. Bu dövrə, ekran yaddaşının 8 bitini (hər XOR üçün bir bit, digər girişin şifrə yaddaşı ilə birlikdə istifadə edilməsini tələb edir) və 8 bit parol yaddaşlarını (1 Baytlıq müqayisəedicidir) götürür. Və yalnız bir çıxış təmin edəcək. əgər və yalnız hər iki ekran yaddaşındakı məlumatlar parol yaddaşlarındakı məlumatlarla eyni olarsa, (0) aşağı çıxış əldə edəcəyik. Başqa sözlə, hər iki yaddaş dəsti haqqında məlumatlar, hətta 1 bit olsa belə, çıxış yüksək olacaq (1).

Addım 7: Aç/Bağla

Nəhayət son hissə, demək olar ki, bitdi! Tezliklə hər hansı bir cihazı kilidləyə və ya hər hansı bir hasarı elektrikləşdirə biləcəksiniz, (Xahiş edirəm etməyin!) İndi son məlumatı alacağıq və bir düymə ilə onu kəsəcəyik, buna görə kimsə təsadüfən düzgün şifrəni yazarsa, kilid açılmayacaq. (bu düyməni "gir" adlandırdım, həqiqətən də ağıllı, huh!) Və giriş düyməsindən sonra RS mandalı gələcək, əgər Q -ı 1 -ə çevirə bilən bir cihaz R daxil edin və qeyd edin və S girişində 0 varsa Q -dan 1 -ə qədər. RS mandalı haqqında daha ətraflı məlumat üçün: https://en.wikipedia.org/wiki/D_flip_flop#SR_flip-flops "Q" işarəsini qırmızı ledli kilidlə bağladım və ya idarə olunan cihazın OFF olduğunu. Və "Q´", idarə olunan cihazı açaraq röleyi açmaq üçün enogh cərəyanı ilə təmin edəcək bir tranzistora. "Q´", bir düyməyə bağlı idi (çoxlu səbəblərə görə yeni şifrə düyməsini çağırdım) belə ki, bu düyməni basdığınız zaman Q´ ilə parol yaddaşı üçün saat girişi arasındakı dövrəni bağlayacaqsınız. Q´ Aşağıdırsa (sistem kilidlidir), düyməyə basıldıqda parol yaddaşında heç nə dəyişməyəcək, lakin Yüksəkdirsə (Sistem Açıqdır) saatı aktiv olacaq və parol yaddaşları ekrandakı məlumatları kopyalayacaq. parol). Və bir rezistoru GND -yə və bir düyməyə (kilid düyməsinə) və oradan S girişinə bağladıq, buna görə hər dəfə basdığınız zaman sistemi kilidləyəcəksiniz. Yaxşı, bu məqsədlə bir RS flip flop satın ala bilsəm də, 7476 -dan hələ də bir JK ff qaldı. Və R və S girişləri eyni olmadığına görə saat haqqında narahat olmağımıza ehtiyac yoxdur. Diaqramda göstərildiyi kimi hər şeyi tellə bağlayın (etdiyim kimi.) Röleyi AC -yə bağladığınız zaman diqqətli olun, kifayət qədər izolyasiya edən lent istifadə edin.. Yüzlərlə voltla işləyərkən qısa dövrə istəmirsiniz! Həmişə bir araya gəldikdən sonra … nəhayət bitirdik !!! Zəhmət olmasa hər hansı bir sualı şərh etməkdən və ya təklif etməkdən çekinmeyin, hər hansı bir problem və ya səhv görürsünüzsə onu həll etməkdə şübhə etməyin. Kömək etmək üçün burdayam. Yaxşı kilid, demək, bu kilidin işində uğurlar.