Digitális kombinált zár!: 7 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:45

Mindig is azon tűnődtem, hogyan működnek az elektronikus zárak, ezért miután elvégeztem a digitális elektronika alap tanfolyamát, úgy döntöttem, hogy magam építem meg. És segítek a sajátod felépítésében!

Csatlakoztathatod bármihez 1 V -tól 400 V -ig (vagy több, ami a RELE -től függ), DC -hez vagy AC -hez, így használhatod egy másik áramkör vezérlésére, vagy akár egy kerítés villamosítására is! (kérem, ne próbálja ki, ez nagyon veszélyes)… Csatlakoztattam egy mini karácsonyfát a kimenethez (110 V), mert nem vettem le az ünnepi dekorációt a laboratóriumomból, tehát körülbelül akkor volt, amikor befejeztem a projektet.

Íme néhány kép a kész rendszerről és egy videó is, így láthatja, hogy működik.

1. lépés: Hogyan működik?

Először azon gondolkodtam, hogy mit kell feldolgozni és hogyan. Ezt a diagramot térképként rajzoltam, hogy segítsen a projekt minden egyes részének építésében. Íme egy összefoglaló a működéséről.

• Először egy áramkörre van szükség a 10 lehetséges bemenet (0-9) dekódolásához a 4 kimeneti BCD-re (bináris kódolású decimális), és egy másik kimenetre, amely jelzi, ha bármely gombot megnyomnak.
• Ezután fel kell építeni az áramkört, hogy a két 7 szegmenses kijelző megfelelően működjön, 4 bemenettel a BCD számhoz és természetesen 7 kimenettel a kijelzőinkhez (én az IC 74LS47-et használtam)
• Ezután egy áramkör az egyes lenyomott számok mentéséhez és a kijelzők közötti váltáshoz
• Valamint egy belső memória a jelszavunkhoz
• És a zár kandallója, az összehasonlító (8 bites, mert számjegyenként 4 bit van a kijelzőn, ami azt jelenti, hogy ha négyjegyű zárolást szeretne végezni, akkor kettőt kell összekapcsolni.) ha a kijelzőn megjelenő számok megegyeznek a belső memóriába mentett jelszóval.
• És végül egy áramkör, amely meghatározatlan ideig megtartja az OPEN vagy CLOSE jelet, és természetesen egy kimenetet (ezt bármit szeretné szabályozni a zárjával)

2. lépés: Anyagok

Itt van minden, amire szüksége lesz. MEGJEGYZÉS: A legtöbb anyagot egy régi videomagnó tábláról vettem, így "ingyen" voltak, így ez a projekt valóban olcsó. Összesen körülbelül 13 dll-t költöttem (az IC nagy része 76 cnt-ba került, kivéve a D-ff-t (kb. 1,15), mert nem volt IC-m, de megtarthatja őket a jövőbeli projektekhez, nagyszerű befektetés.)

• Sok dióda (kb. 20) az egyirányú kapcsolatok létrehozásához.
• Egy NPN tranzisztor (elegendő árammal táplálja a relétekercset)
• Egy relé (a csatlakoztatott eszköz vezérlésére)
• Egy piros LED (jelzi, ha a rendszer ZÁRVA van)
• 14 nyomógomb
• Sok ellenállás (nem igazán számít az ellenállás, csak az IC -csatlakozókat 1 -re vagy 0 -ra kell állítani [+ vagy -])
• Két 7 szegmenses kijelző.
• Sok drót !!

Integrált áramkörök:

• Két 7432 (VAGY GATES) a DEC BCD -hez és az összehasonlítóhoz való felépítéséhez
• Az összehasonlító két 7486 (XOR GATES) lelke.
• Két 7447 kijelző illesztőprogram
• A négy 74175 (4 D-FF) memória 4 bit tárolására képes memória.
• Egy 7476 (2 JK-FF) a kijelzőválasztóhoz és az OPEN CLOSE jel megtartásához.
• Egy 7404 (NOT GATE) megfordítja az óraimpulzust a kijelzőválasztóhoz. (használhat NPN tranzisztorokat, mert csak egy kapura van szüksége (az ic -nek 6 van).

Eszközök:

• 3 Protoboards (https://en.wikipedia.org/wiki/Breadboard)
• Fogó
• Exacto kés
• 5V DC tápegység (áramkörök táplálása)
• 12V DC tápegység (táplálja a relé tekercsét)
• 120V AC tápegység (táplálja a készüléket a kimeneten)

MEGJEGYZÉS: Körülbelül 8 láb vezetéket használtam, és ezzel kapcsolatban tanácsot adtam, ha drága protoboard drótot vásároltam, vásárolhat 3 láb ethernet -kábelt, csupaszítsa le, és 8 vagy 9 vezeték lesz, mindegyik különböző színű és 3 láb hosszú. (pontosan ezt teszem, mivel a normál protoboard vezeték kb. 10 láb dollár. De egy dollárért 3,3 láb ethernet kábelt kaphat, tehát körülbelül 27-30 láb lesz a vége!

3. lépés: Csökkentse a BCD -t

Az első lépés a beviteli rendszer kiépítése, így a zárral kommunikálhat. Az alábbi pályát két fő cél elérése érdekében terveztem.

• Fordítsa a 10 szám bármelyikét (0-9) a BCD (bináris) megfelelőjére. (Valójában van IC erre a célra, de nem volt készleten, amikor a helyi elektronikus üzletemben jártam. ezzel sok időt és bajt spórolhat meg magának, de szerintem szórakoztatóbb így)
• Képes észlelni, ha egy gombot megnyomnak.

Az első probléma megoldásához nézzük meg ezt az igazságtáblázatot, hogy megtudjuk, melyik kimenet (ABCD) lesz magas (1) az egyes gombok megnyomásakor. 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 Most itt hasznosul valami, amit a Digitalokban szeretek… Egy dolognak sok módja van…. Csakúgy, mint a matematika, eljuthat a 3-hoz 1+2 hozzáadásával, vagy 4-1 vagy 3^1 levonásával…. Más szóval, sokféle áramkört építhet ugyanazon cél eléréséhez, ez megkönnyíti jelenlegi feladatunkat. Ezt az áramkört azért terveztem, mert azt hittem, hogy kevés IC -t használ, de megtervezheti a sajátját! Most már tudom, hogy néhányan talán a fejüket vakargatva próbálják kitalálni, miért használtam ennyi diódát, hát itt a válasz … A diódák egyirányú kapcsolatként működnek, tehát olyan párban, mint az áramkörömben, ha van (1) feszültség a "pozitív oldalán" vezeti az áramot, tehát lesz feszültségünk a másik oldalon is, de ha van negatív vagy nem létező feszültség (0), akkor nyitott áramkörként fog viselkedni. Ellenőrizzük ezeknek a diódáknak a viselkedését, az első diódanódot (+) "E" -nek nevezzük, a második diódanódot pedig "F" -nek nevezzük, és a kimenet a csatlakoztatott "X" katód lesz. EF] X 0 0] 0 0 1] 1 1 0] 1 1 1] 1 Láthatjuk, hogy pontosan ugyanaz a viselkedésünk, mint egy VAGY GATE -nél, és akkor miért nem csak diódákat használ, így még több integrált megtakarítást érhet el Áramkörök és pénz?… Nos, a válasz egyszerű, és ezt valóban figyelembe kell vennie, a feszültség minden diódán lecsökkent. Általában 0.65V körül van. Miert van az? Mivel minden dióda legalább 0,6 V feszültséget igényel az anódján és a katódján, hogy közelebb kerüljön a csomópontjához, így elkezdheti a vezetést. Más szóval, minden egyes csatlakoztatott dióda és egyidejű működése esetén 0,65 V feszültséget veszít… ez nem lenne nagy probléma, ha csak LED -eket kapcsolnánk be, de TTL IC -vel dolgozunk, ez azt jelenti, hogy legalább 2 V -ra van szükségünk. És mivel 5 V -tal kezdjük. Ez azt jelenti, hogy 5 dióda összekapcsolása meghibásodást okoz az áramkörünkben (az integrált áramkör nem képes megkülönböztetni a 0v és a 2v közötti értékeket …) Ezért soha nem használtam 2 -nél több diódát minden bemeneten … MEGJEGYZÉS: A GND -hez csatlakoztatott ellenállást kell csatlakoztatni minden VAGY kapu bemenet … A második probléma megoldásához csak hozzáadtam egy diódát minden ABCD -hez és a 0 -hoz, és összekötöttem őket, tehát ha ezek bármelyike 1, akkor 1 -es lesz a "Press" (P). Most már nincs más hátra, mint felépíteni a kenyérsütő lapjára, vagy ha több helyet szeretne megtakarítani, akkor megteheti, mint én, és lyukakat fúr egy építőpapírba, és ott forrasztja a diódákat és nyomógombokat … Ha szükséges további információ a logikai kapukról: https://www.allaboutcircuits.com/vol_4/chpt_3/1.html Ha további információra van szüksége a diódákról:

4. lépés: Megjelenítés

Ez a lépés az egyik legegyszerűbb, csak dekódolni kell az ABCD bemeneteket a hét szegmenses kijelző vezérléséhez … És szerencsére már van egy integrált áramkör, amely megment minden logikát, időt és teret.

Ha közös anód kijelzőt használ, akkor szüksége lesz egy 7447 -re.

Ha közös katódos kijelzőt használ, akkor 7448 -asra lesz szüksége.

A kábelezés ugyanaz, így bármelyik módon használhatod a vázlatomat.

Az ABCD bemenetek minden egyes IC -hez az egyes memória kimeneteiből származnak (a memóriákat a következő lépésben tekintjük át)

5. lépés: Memória

Ez az, ha a kombinációs logikáról a szekvenciális logikára váltanánk … A 4 bites (ABCD) memória létrehozásához csak egy D-Flip Flop szükséges minden bithez, és a 74175-ben négy ilyen van. Ne feledje, hogy minden szám ABCD -ben van ábrázolva, így minden 74175 egy számot menthet. A D-flipflop működéséről és az információk elmentéséről további információ: https://en.wikipedia.org/wiki/D_flip_flop#D_flip-flop Az első két memória bemenete ("D" adatok) a DEC -BCD kódolóból származik, amelyet az első lépésre építettünk. Nos, megvan az az információ, amelyet mindegyik meg fog tartani, de mikor mentik meg? Természetesen az egyik elmenti az első lenyomott számot, a másik pedig a második megnyomott számot … Szóval, hogyan érhetjük el ezt a hatást? Nos, egy másik fajta FF -el (flip flop) a JK -val, ha mind a J, mind a K bemenet magas, akkor a kimenetek állapotát a komplementre (negációra) változtatja, más szóval a "Q" 1 lesz, majd 0, majd ismét 1, majd 0 és így tovább. Ez a Q és Q a memóriák órája (mi fogja megmondani nekik, hogy mikor kell menteni az új adatokat.) Az impulzus, amely meghatározza a módosítás végrehajtását, az a "P", amely magas, amikor megnyom egy számot, de mentse az információkat időben, az ellenkezőjére lesz szükségünk, tehát itt a NOT GATE -t használjuk. Más szóval, ha egyszer megnyomunk egy gombot, a jk ff megváltoztatja a kimenetét, bekapcsolja az első memóriát, hogy elmentse az adatokat, majd ismét megnyomjuk, és az első memóriarögzítési állapot ki van kapcsolva, de a második memória elmenti az új adatokat! Ezen a ponton hozzáadtam egy reset gombot, amely mindkét memóriát (ABCD) visszaállítja 0 -ra, és visszaállítja a kijelzőválasztót (jk ff) az első memóriába. További információ a JK FF-ről: https://en.wikipedia.org/wiki/D_flip_flop#JK_flip-flop Most… miért mondtam, hogy négy 74175 kell? Nos, hogy mentse a jelszót !! Bár lehetséges, hogy a jelszót az ellenállásokkal GND vagy Vcc értékre állítja, ez jelszavát statikussá teszi, és lehetetlen megváltoztatni, ha a zárolást egy NYÁK -ban végzi el. Tehát memóriával mentheti a jelszót, és annyiszor megváltoztathatja, amennyit csak akar. A bemenetek a kijelző memóriájának kimenetei lesznek, így amikor egy pozitív impulzus eléri az óráját, akkor megbirkózik a kijelzőn megjelenő számokkal. (mind a memóriák, mind a jelszómemóriák azonos információkat tartalmaznak). Természetesen az "új jelszó" impulzus csak akkor lesz elérhető, ha már behatolt a helyes jelszóba, és kinyitotta a zárat. Összesen 2 vagy 16 bites tárolókapacitásunk lesz !!

6. lépés: Összehasonlítás

Ezen a ponton van egy rendszerünk, amely képes menteni minden egyes lenyomott számot az egyik, majd a másik kijelzőre, és lemásolni ezeket az információkat a jelszótárba … még mindig hiányzik a lényeges, az összehasonlító … egy áramkör, amely összehasonlítja a kettőt (ABCD) a kijelző memóriáiból a két (ABCD) jelszó memóriával. Ismét van egy IC a TTL családból, amely elvégzi a piszkos munkát, de nem volt elérhető a helyi elektronikus boltomban. Szóval én építettem a sajátomat. Hogy megértsük, hogyan csináltam, nézzük meg az XOR igazságtáblázatot A a] X 0 0] 0 0 1] 1 1 0] 1 1 1] 0 Vegye figyelembe, hogy amikor A és a értéke azonos, a kimenet alacsony (0). Tehát ha eltérnek, akkor 1 lesz a kimeneten. Ez azt jelenti, hogy az egyik XOR -kapuval 2 bitet hasonlíthat össze a kijelzőmemória és a másik a jelszótároló memóriájával. Ennek alapján építettem fel a következő áramkört, ne feledje, hogy a saját módján is felépítheti, mivel itt sokféleképpen lehet ugyanazt a választ elérni a digitális elektronikában. Ez az áramkör felveszi a kijelzőmemóriák 8 bitjét (egy bit XOR -onként, mert a másik bemenetet kell használni a jelszótárral) és a jelszó -memória 8 bitjét (1 bájtos összehasonlító). És csak egy kimenetet biztosít. ha és csak akkor, ha mindkét kijelzőmemória információja megegyezik a jelszómemóriában szereplő információkkal, akkor (0) alacsony kimenetünk lesz. Más szóval, ha mindkét memóriahalmaz információi eltérnek, még 1 biten is, akkor a kimenet magas lesz (1).

7. lépés: Nyitás/Zárás

Végül az utolsó rész, már majdnem kész vagyunk! Hamarosan lezárhat bármilyen eszközt, vagy villamosíthat bármilyen kerítést,, (kérem, ne!) Most megkapjuk az utolsó információt, és egy nyomógombbal megszakítjuk, így ha valaki véletlenül írja be a helyes jelszót, a zár nem nyílik ki. (ezt a gombot "enter" -nek neveztem, nagyon ügyes, mi!) És az enter gomb után jön az RS retesz, egy olyan eszköz, amely Q -t 1 -re tudja fordítani, ha 0 van rajta R bemenet, és mentse el, és Q 1 -re, ha 0 van az S bemeneten. További információ az RS reteszről: https://en.wikipedia.org/wiki/D_flip_flop#SR_flip-flops Csatlakoztattam a "Q" -t egy piros ledes zárhoz, vagy hogy a vezérelt eszköz KI van kapcsolva. És "Q" egy tranzisztorhoz, amely a relét nagy árammal látja el, hogy bekapcsolja, és bekapcsolja a vezérelt eszközt. A "Q´" egy nyomógombhoz volt csatlakoztatva (amit engedelmes okokból új jelszógombnak neveztem), így amikor megnyomja ezt a gombot, lezárja az áramkört a Q´ és a jelszó memória óra bemenete között. Ha a Q´ alacsony (a rendszer le van zárva), a gomb megnyomásakor a jelszó memóriában semmi sem változik, de ha magas (rendszer nyitva) óra aktiválódik, és a jelszó memóriák másolják a kijelző memóriájában lévő információkat. (A Jelszó). És ellenállást csatlakoztatott a GND -hez és egy nyomógombhoz (zárógomb), majd onnan az S bemenethez, így amikor megnyomja, lezárja a rendszert. Nos, bár csak erre a célra vehettem volna egy RS flip flopot, mégis maradt egy JK ff a 7476. -ból. És mivel az R és S bemenetek aszinkronok, nem kell aggódnunk az óra miatt. Tehát csak kösse be a dolgokat az ábrán látható módon (ahogy én is tettem.) Legyen óvatos, amikor a relét AC -hez csatlakoztatja, használjon elegendő szigetelőszalagot. Nem szeretne rövidzárlatot, ha több száz voltról dolgozik! Miután mindent összefogtunk… végre végeztünk !!! Kérjük, bátran tegyen megjegyzést bármilyen kérdéshez vagy javaslathoz, ha bármilyen problémát vagy hibát észlel, ne kételkedjen abban, hogy pontosítsa. Itt vagyok, hogy segítsek. Jó zár, vagyis sok sikert ehhez a zárhoz.