Digitālā kombinētā slēdzene!: 7 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 11:00

Es vienmēr esmu domājis, kā darbojas elektroniskās slēdzenes, tāpēc, pabeidzot digitālās elektronikas pamatkursu, es nolēmu to izveidot pats. Un es palīdzēšu jums izveidot savu!

Jūs to varētu savienot ar jebko no 1v līdz 400v (vai varbūt vairāk, kas ir atkarīgs no RELEJA), līdzstrāvas vai maiņstrāvas, lai jūs varētu to izmantot, lai kontrolētu citu ķēdi vai pat elektrizētu žogu! (lūdzu, nemēģiniet to darīt, tas ir patiešām bīstami)… Es pieslēdzu izlaidumam mini Ziemassvētku eglīti (110 V), jo nebiju noņēmis brīvdienu rotājumu no savas laboratorijas, tāpēc tas bija aptuveni brīdī, kad es pabeidzu projektu.

Šeit ir daži gatavās sistēmas attēli un arī video, lai jūs varētu redzēt, kā tā darbojas.

1. darbība. Kā tas darbojas?

Vispirms es domāju, kas ir jāapstrādā un kā. Tāpēc es uzzīmēju šo diagrammu kā karti, lai palīdzētu man, veidojot katru projekta daļu. Šeit ir kopsavilkums par to, kā tas darbojas.

• Vispirms mums ir nepieciešama ķēde, lai atšifrētu 10 iespējamās ieejas (0-9) tās 4 izejas BCD (binārā kodētā decimāldaļa), un vēl viena izeja, kas mums paziņo, kad tiek nospiesta kāda poga.
• Tad mums ir jāizveido shēma, lai mūsu divi 7 segmentu displeji darbotos pareizi, ar 4 ieejām BCD numuram un, protams, 7 izejām mūsu displejiem (es izmantoju IC 74LS47)
• Tad ķēde, lai saglabātu katru nospiesto numuru un pārslēgtos starp displejiem
• Kā arī mūsu paroles iekšējā atmiņa
• Un mūsu slēdzenes pavards, salīdzinājums (tā 8 biti, jo displejā ir 4 biti uz vienu ciparu, kas nozīmē, ka, ja vēlaties bloķēt četrus ciparus, jums būs jāsavieno divi no tiem). mums, ja displejos redzamie skaitļi ir tādi paši kā parole, kas saglabāta iekšējās atmiņās.
• Un visbeidzot ķēde, lai nenoteiktu laiku saglabātu signālu OPEN vai CLOSE un, protams, izvadi (tas ir tas, ko vēlaties kontrolēt ar savu slēdzeni)

2. solis: materiāli

Šeit ir viss, kas jums būs nepieciešams. PIEZĪME: Es paņēmu lielāko daļu materiālu no vecas videomagnetofona plates, tāpēc tie bija "bez maksas", padarot šo projektu patiešām lētu. Kopumā es iztērēju aptuveni 13 dll (lielākā daļa IC maksāja 76 cnt, izņemot D-ff (apmēram 1,15)), jo man nebija IC, bet jūs varat tos saglabāt nākotnes projektiem, tie ir lielisks ieguldījums.

• Daudz diodes (apmēram 20), lai izveidotu vienvirziena savienojumus.
• Viens NPN tranzistors (lai barotu releja spoli ar pietiekamu strāvu)
• Viens relejs (lai kontrolētu pievienoto ierīci)
• Viena sarkana gaismas diode (lai norādītu, kad sistēma ir bloķēta)
• 14 spiedpogas
• Daudz rezistoru (pretestībai nav nozīmes, ir tikai iestatīt IC tapas uz 1 vai 0 [+ vai -])
• Divi 7 segmentu displeji.
• Daudz vadu !!

Integrētās shēmas:

• Divi 7432 (VAI VĀRTI), lai izveidotu DEC uz BCD un salīdzinājumu
• Divas 7486 (XOR GATES) salīdzinājuma dvēseles.
• Divi 7447 displeja draiveri
• Katrs četrs 74175 (4 D-FF) ir atmiņa, kas spēj saturēt 4 bitus.
• Viens 7476 (2 JK-FF) displeja selektoram un signāla OPEN CLOSE turēšanai.
• Viens 7404 (NOT GATE) apgriež displeja selektora pulksteņa impulsu. (jūs varētu izmantot NPN tranzistoru, jo jums ir nepieciešami tikai vieni vārti (ic ir 6).

Rīki:

• 3 protoboards (https://en.wikipedia.org/wiki/Breadboard)
• Knaibles
• Exacto nazis
• 5 V līdzstrāvas barošanas avots (baro ķēdes)
• 12 V līdzstrāvas barošana (baro releja spoli)
• 120 V maiņstrāvas barošana (baro ierīci ar izeju)

PIEZĪME. Es izmantoju apmēram 8 pēdas stieples, un, lai nopirktu dārgu protoboarda vadu, es ieteiktu par to iegādāties 3 pēdas ethernet kabeli, atvienot to, un jums būs 8 vai 9 vadi, katrs ar atšķirīgu krāsu un 3 pēdas garš. (tas ir tieši tas, ko es daru, jo parastais protoboard vads ir aptuveni 10 pēdas par dolāru. Bet par buki jūs varētu iegūt 3,3 pēdas Ethernet kabeli, lai jūs galu galā iegūtu apmēram 27-30 pēdas!

3. darbība: samaziniet līdz BCD

Pirmais solis ir ievades sistēmas izveide, lai jūs varētu sazināties ar savu slēdzeni. Es esmu izstrādājis šādu ķēdi, lai sasniegtu divus galvenos mērķus.

• Pagrieziet jebkuru no 10 cipariem no (0-9) uz tā BCD (bināro) ekvivalentu. (Patiesībā šim nolūkam ir IC, bet, kad es devos uz vietējo elektronisko veikalu, tas nebija noliktavā. jūs ietaupīsiet sev daudz laika un nepatikšanas, bet, manuprāt, šādā veidā ir jautrāk)
• Spēja noteikt, kad tiek nospiesta poga.

Lai atrisinātu pirmo problēmu, mums vajadzētu apskatīt šo patiesības tabulu, lai uzzinātu, kura izeja (ABCD) būs augsta (1), nospiežot katru pogu. 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 Tagad šeit var izmantot kaut ko, kas man patīk Digitalos… Ir daudz veidu, kā darīt vienu lietu…. Tas ir tāpat kā matemātikā, jūs varat nokļūt līdz 3, pievienojot 1+2 vai atņemot 4-1 vai 3^1…. Citiem vārdiem sakot, jūs varētu izveidot daudz dažādu shēmu, lai sasniegtu vienu un to pašu mērķi, un tas atvieglo mūsu pašreizējo uzdevumu. Es izstrādāju šo shēmu, jo es domāju, ka tajā tika izmantoti daži IC, bet jūs varētu izveidot savu! Tagad es zinu, ka daži varbūt kasa galvu, mēģinot saprast, kāpēc es izmantoju tik daudz diodes, un šeit ir atbilde … Diodes darbojas kā vienvirziena savienojums, tāpēc pārī, kas savienots tāpat kā manā ķēdē, ja ir (1) spriegums savā "pozitīvajā pusē" vadīs strāvu, tāpēc mums būs spriegums arī otrā pusē, bet, ja ir negatīvs vai neesošs spriegums (0), tas darbosies kā atvērta ķēde. Ļauj pārbaudīt šo diožu uzvedību, nosaucot pirmo diodes anodu (+) par "E", bet otro diode anodu "F", un izeja būs to savienotais katods "X". EF] X 0 0] 0 0 1] 1 1 0] 1 1 1] 1 Jūs varat redzēt, ka mēs rīkojamies tieši tāpat kā VAI VĀRTI, un tad, kāpēc neizmantojot tikai diodes, tādā veidā jūs ietaupīsit vēl vairāk integrētu Ķēdes un nauda?… Nu, atbilde ir vienkārša, un jums tas tiešām jāņem vērā, spriegums krita katrā diētā. Parasti tas ir aptuveni 0,65 V. Kāpēc ir tā, ka? Tā kā katrai diodei ir nepieciešams vismaz 0,6 V pāri tās anodam un katodam, lai tās krustojums tuvotos, lai tā varētu sākt vadīt. Citiem vārdiem sakot, katrai savienotajai diodei un tās vienlaicīgajai darbībai jūs zaudēsit 0,65 V… tā nebūtu liela problēma, ja mēs ieslēgtu tikai gaismas diodes, bet mēs strādājam ar TTL IC, tas nozīmē, ka mums ir nepieciešams vismaz vairāk nekā 2 V. Un, sākot ar 5 v. Tas nozīmē, ka savieno 5 diodes radīs kļūmi mūsu ķēdē (integrētā shēma nevarētu nošķirt 0v un mazāku par 2v …) Tāpēc es nekad nevienā ievadē neesmu izmantojis vairāk par 2 diodēm… PIEZĪME. Jums ir jāpievieno rezistors, kas savienots ar GND katra VAI vārtu ievade … Lai atrisinātu otro problēmu, es vienkārši pievienoju diodi katram ABCD un 0 un pievienoju tos kopā, tāpēc, kad kāds no tiem ir 1, jums būs 1 uz "Press" (P). Tagad atliek tikai uzbūvēt to uz maizes dēļa vai, ja vēlaties ietaupīt vairāk vietas, varat rīkoties tāpat kā es, un urbt dažus caurumus celtniecības papīrā un pielodēt diodes un spiedpogas … Ja nepieciešams nedaudz vairāk informācijas par Logic Gates: https://www.allaboutcircuits.com/vol_4/chpt_3/1.html Ja jums nepieciešama sīkāka informācija par diodēm:

4. darbība. Displeji

Šis solis ir viens no vienkāršākajiem, mums tikai jāatšifrē ABCD ieejas, lai vadītu septiņu segmentu displeju … Un par laimi jau ir integrēta shēma, kas ietaupīs visu loģiku, laiku un vietu.

Ja izmantojat parasto anoda displeju, jums būs nepieciešams 7447.

Ja izmantojat kopējā katoda displeju, jums būs nepieciešams 7448.

Elektroinstalācija ir tāda pati, tāpēc jebkurā gadījumā jūs varētu izmantot manu shēmu.

Ievades ABCD katrai IC nāk no katras atmiņas izejas (mēs pārskatīsim atmiņas nākamajā solī)

5. darbība: atmiņa

Tas ir, ja mēs maināmies no kombinētās loģikas uz secenciālo loģiku … Lai izveidotu 4 bitu (ABCD) atmiņu, mums vienkārši ir nepieciešama D-Flip Flop katram bitam, un 74175 mums ir 4 no tiem. Atcerieties, ka katrs skaitlis ir attēlots ABCD, tāpēc katrs 74175 var saglabāt vienu numuru. Lai iegūtu papildinformāciju par to, kā darbojas D-flipflop un kā tā saglabā informāciju, apmeklējiet: https://en.wikipedia.org/wiki/D_flip_flop#D_flip-flop Pirmo divu atmiņu ievade (dati "D") nāk no DEC uz BCD kodētāju, ko mēs izveidojām, veicot pirmo soli. Mums ir informācija, ko katrs glabās, bet kad viņi to saglabās? Protams, viens saglabās pirmo nospiesto numuru, bet otrs - otro nospiesto ciparu … Tātad, kā mēs varam iegūt šo efektu? Nu ar cita veida FF (flip flop) JK, kad gan J, gan K ieejas ir augstas, tas mainīs izeju stāvokli uz papildinājumu (negāciju), citiem vārdiem sakot, mums būs "Q" 1, tad 0, tad vēlreiz 1, tad 0 un tā tālāk. Šis Q un Q ir atmiņu pulkstenis (kas viņiem pateiks, kad jāsaglabā jauni dati.) Pulss, kas noteiks šo izmaiņu veikšanu, ir "P", kas ir augsts ikreiz, kad nospiežat jebkuru numuru, bet saglabājiet informāciju laikā, mums būs vajadzīgs pretējais, tāpēc šeit mēs izmantojam NOT GATE. Citiem vārdiem sakot, kad mēs nospiežam pogu, jk ff mainīs savu izvadi, ieslēgs pirmo atmiņu, lai tas saglabātu datus, tad mēs vēlreiz spiedīsim un pirmais atmiņas ierakstīšanas stāvoklis būs izslēgts, bet otrā atmiņa saglabās jaunos datus! Šajā brīdī es pievienoju atiestatīšanas pogu, kas pārvērsīs abas atmiņas (ABCD) atpakaļ uz 0 un atgriezīs displeja atlasītāju (jk ff) pirmajā atmiņā. Lai iegūtu vairāk informācijas par JK FF: https://en.wikipedia.org/wiki/D_flip_flop#JK_flip-flop Tagad … kāpēc es teicu, ka mums ir vajadzīgi četri 74175? Nu, lai saglabātu paroli !! Lai gan ir iespējams tikai iestatīt paroli ar rezistoriem uz GND vai Vcc, tas padarīs jūsu paroli statisku un nav iespējams mainīt, ja bloķēšana tiek veikta ar PCB. Tātad, izmantojot atmiņu, jūs varat saglabāt paroli un mainīt to tik reižu, cik vēlaties. Ievades būs mūsu displeju atmiņas izejas, tādēļ, kad pozitīvs impulss sasniedz pulksteni, jūs tiksit galā ar to, kādi skaitļi ir parādīti displejos. (gan atmiņām, gan paroļu atmiņām būs vienāda informācija). Protams, "jaunās paroles" impulss būs pieejams tikai tad, ja jūs jau esat iejaucies pareizā parolē un esat atvēris slēdzeni. Kopumā mums būs 2 baitu vai 16 bitu krātuves ietilpība !!

6. solis: salīdzināšana

Šobrīd mums ir sistēma, kas spēj saglabāt katru skaitli, ko mēs nospiežam vienā displejā, bet pēc tam otrā, un kopēt šo informāciju paroļu atmiņās … mums joprojām trūkst būtiskā - salīdzinātāja … vienas shēmas, kas salīdzinās abus (ABCD) no displeja atmiņām ar divām (ABCD) paroļu atmiņām. Atkal jau ir TTL ģimenes IC, kas veic visu netīro darbu, bet tas nebija pieejams manā vietējā elektroniskajā veikalā. Tāpēc es uzbūvēju savu. Lai saprastu, kā es to izdarīju, apskatīsim XOR patiesības tabulu A a] X 0 0] 0 0 1] 1 1 0] 1 1 1] 0 Ņemiet vērā, ka vienmēr, kad A un a ir vienāda vērtība, izvade ir zema (0). Tātad, ja tie ir atšķirīgi, pie izejas būs 1. Tas nozīmē, ka ar vienu XOR vārti jūs varat salīdzināt 2 bitus vienu no displeja atmiņas un otru ar paroles atmiņu. Pamatojoties uz to, ka es izveidoju šādu shēmu, atcerieties, ka jūs varat to izveidot savā veidā, jo šeit ir daudz veidu, kā digitālajā elektronikā iegūt to pašu atbildi. Šī ķēde aizņem displeja atmiņu 8 bitus (viens bits uz XOR, jo otra parole jāizmanto kopā ar paroles atmiņu) un 8 bitu paroļu atmiņas (tas ir 1 baitu salīdzinājums). Un nodrošinās tikai vienu izvadi. ja un tikai tad, ja informācija abās displeja atmiņās ir tāda pati kā informācija paroļu atmiņās, mums būs (0) zema izlaide. Citiem vārdiem sakot, ja informācija par abām atmiņu kopām atšķiras pat par 1 bitu, izvade būs augsta (1).

7. solis: atveriet/aizveriet

Beidzot pēdējā daļa, esam gandrīz pabeiguši! Drīz jūs varēsit bloķēt jebkuru ierīci vai elektrificēt jebkuru žogu, (lūdzu, nedariet!) Tagad mēs ņemsim pēdējo informāciju un pārtrauksim to ar spiedpogu, tādēļ, ja kāds nejauši uzraksta pareizo paroli, slēdzene netiks atvērta. (Es šo pogu nosaucu par "enter", tiešām gudrs, ja!) Un pēc ievadīšanas pogas parādīsies RS aizbīdnis - viena ierīce, kas var pārvērst Q 'līdz 1, ja uz tās ir 0 R ievadi un saglabājiet to, un Q līdz 1, ja S ievadē ir 0. Lai iegūtu papildinformāciju par RS aizbīdni: https://en.wikipedia.org/wiki/D_flip_flop#SR_flip-flops Es savienoju "Q" ar sarkanu LED nozīmes slēdzeni vai ka kontrolētā ierīce ir IZSLĒGTA. Un "Q´" tranzistoram, kas nodrošinās releju ar spēcīgu strāvu, lai to ieslēgtu, ieslēdzot kontrolēto ierīci. "Q´" bija savienots ar spiedpogu (ko es paklausīju jaunu paroles pogu paklausīgu iemeslu dēļ), lai, nospiežot šo pogu, jūs slēgtu ķēdi starp Q "un paroles atmiņas pulksteņa ievadi. Ja Q´ ir zems (sistēma ir bloķēta), nekas netiks mainīts paroļu atmiņā, nospiežot pogu, bet, ja tas ir augsts (sistēma atvērta), tiks aktivizēts pulkstenis un paroles atmiņas kopēs informāciju displeja atmiņās. (Mainot parole). Un savienoja pretestību ar GND un spiedpogu (bloķēšanas pogu) un no turienes uz S ievadi, tāpēc ikreiz, kad to nospiežat, sistēma tiks bloķēta. Lai gan es būtu varējis nopirkt RS flip flopu tikai šim nolūkam, man joprojām ir palicis viens JK ff no manas 7476. Un, tā kā ieejas R un S ir asinkronas, mums nav jāuztraucas par pulksteni. Tātad, vienkārši vadu lietas, kā parādīts diagrammā (kā es to darīju.) Esiet piesardzīgs, kad pievienojat releju maiņstrāvai, izmantojiet pietiekami daudz izolējošas lentes. Strādājot ar simtiem voltu, jūs nevēlaties īssavienojumu! Pēc tam, kad esam saskārušies ar visu … beidzot esam pabeiguši !!! Lūdzu, nekautrējieties komentēt jebkuru jautājumu vai ieteikt, ja pamanāt kādas problēmas vai kļūdas, nešaubieties par to. Esmu šeit, lai palīdzētu. Laba slēdzene, es domāju, veiksmi ar šo slēdzeni.