Kunci Gabungan Digital !: 7 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:14

Saya selalu tertanya-tanya bagaimana kunci elektronik berfungsi, jadi setelah saya menamatkan kursus asas elektronik digital, saya memutuskan untuk membuatnya sendiri. Dan saya akan bantu anda membina sendiri!

Anda boleh menyambungkannya ke mana-mana dari 1v hingga 400v (atau mungkin lebih banyak yang bergantung pada RELAY), DC atau AC, jadi anda boleh menggunakannya untuk mengawal litar lain, atau bahkan untuk menggerakkan pagar !! (tolong jangan mencuba itu, benar-benar berbahaya) … Saya menyambungkan pokok mini chrismas ke output (110v) kerana saya tidak mengambil hiasan hari suci dari makmal saya, jadi sudah hampir tiba ketika saya menyelesaikan projek.

Berikut adalah beberapa gambar Sistem yang sudah siap, dan juga video, sehingga anda dapat melihatnya berfungsi.

Langkah 1: Bagaimana Ia Berfungsi?

Mula-mula saya memikirkan apa yang perlu diproses dan bagaimana. Oleh itu, saya melukis gambar rajah ini sebagai peta untuk membimbing saya semasa saya membina setiap bahagian proyect. Berikut adalah ringkasan bagaimana ia berfungsi.

• Mula-mula kita memerlukan litar untuk menyahkod 10 kemungkinan input (0-9) ke 4 keluarannya BCD (Binary Coded Decimal), dan satu lagi output yang memberitahu kita bila ada butang ditekan.
• Maka kita perlu membina litar agar dua paparan 7 segmen kita berfungsi dengan baik, dengan 4 input untuk nombor BCD dan tentu saja 7 out untuk paparan kita, (saya menggunakan IC 74LS47)
• Kemudian litar untuk menyimpan setiap nombor yang ditekan dan beralih antara paparan
• Serta memori dalaman untuk kata laluan kami
• Dan, ruang kunci kami, pembanding (8 bitnya kerana ada 4 bit per digit dalam paparan, yang bermaksud bahawa jika anda ingin melakukan kunci 4 digit, anda memerlukan dua dari ini bersatu.) Ini akan memberitahu kami jika nombor di paparan sama dengan kata laluan yang disimpan dalam ingatan dalaman.
• Dan akhirnya litar untuk mengekalkan isyarat BUKA atau TUTUP untuk masa yang tidak ditentukan, dan tentu saja output (itulah yang anda mahu kendalikan dengan kunci anda)

Langkah 2: Bahan

Inilah semua yang anda perlukan. CATATAN: Saya mengambil sebahagian besar bahan dari papan VCR lama, jadi mereka "bebas" menjadikan proyek ini sangat murah. Secara keseluruhan saya menghabiskan kira-kira 13 dll (sebahagian besar IC berharga 76 cnts, kecuali D-ff (kira-kira 1.15) kerana saya tidak mempunyai IC, tetapi anda boleh menyimpannya untuk proyek masa depan, mereka adalah pelaburan yang hebat.

• Banyak Diod (kira-kira 20) untuk membuat sambungan sehala.
• Satu transistor NPN (untuk memberi makan Relay Coil dengan arus yang mencukupi)
• One Relay (untuk mengawal peranti yang disambungkan)
• Satu LED merah (untuk menunjukkan kapan sistem DIKunci)
• 14 butang tekan
• Banyak perintang (tidak penting rintangan, hanya untuk menetapkan pin IC ke 1 atau 0 [+ atau -])
• Dua Paparan 7-segmen.
• Banyak wayar !!

Litar Bersepadu:

• Dua 7432 (ATAU Gerbang) untuk membina DEC ke BCD dan pembanding
• Dua jiwa pembanding 7486 (XOR GATES).
• Dua pemacu Paparan 7447
• Empat 74175 (4 D-FF) masing-masing adalah memori yang dapat menahan 4 bit.
• Satu 7476 (2 JK-FF) untuk pemilih paparan dan menahan isyarat TERBUKA TUTUP.
• Satu 7404 (NOT GATE) membalikkan denyutan jam untuk pemilih paparan. (anda boleh menggunakan transistor NPN, kerana anda hanya memerlukan satu gerbang (ic mempunyai 6).

Alat:

• 3 Protoboards (https://en.wikipedia.org/wiki/Breadboard)
• Tang
• Pisau Exacto
• Bekalan kuasa 5V DC (litar suapan)
• Bekalan kuasa 12V DC (memberi makan gegelung geganti)
• Bekalan Kuasa AC 120V (memberi makan peranti pada output)

CATATAN: Saya menggunakan kira-kira 8 kaki wayar, dan memberi nasihat tentang ini, dengan cara membeli wayar protoboard yang mahal, anda boleh Membeli 3 kaki kabel ethernet, melucutkannya, dan anda akan mempunyai 8 atau 9 wayar, masing-masing dengan warna yang berbeza dan Panjang 3 kaki (itulah yang saya lakukan, kerana wayar protoboard biasa adalah kira-kira 10 kaki per dolar. Tetapi untuk satu dolar anda dapat kabel ethernet 3.3 kaki, jadi anda akan berakhir dengan sekitar 27-30 kaki!

Langkah 3: Dek ke BCD

Langkah pertama adalah membina sistem input, sehingga anda dapat berkomunikasi dengan kunci anda. Saya telah merancang litar berikut untuk mencapai dua tujuan utama.

• Putar salah satu daripada 10 nombor dari (0-9) ke rakan sejawat BCD (binari). (Sebenarnya, ada IC untuk tujuan ini, tetapi tidak ada stok ketika saya pergi ke kedai elektronik tempatan saya., Jadi jika anda mendapat anda akan menjimatkan banyak masa dan masalah, tetapi saya rasa lebih senang dengan cara ini)
• Mampu mengesan setiap kali butang ditekan.

Untuk menyelesaikan masalah pertama, kita harus melihat jadual kebenaran ini untuk mengetahui output mana (ABCD) yang tinggi (1) ketika kita menekan setiap butang. 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 Sekarang ada sesuatu yang saya sukai tentang Digital digunakan … Terdapat banyak cara untuk melakukan satu perkara…. Sama seperti matematik, anda boleh mendapatkan 3 menambah 1 + 2, atau mengurangkan 4-1, atau 3 ^ 1…. Dengan kata lain, anda boleh membina banyak rangkaian untuk mencapai matlamat yang sama, ini adalah sesuatu yang menjadikan tugas kita sekarang lebih mudah. Saya merancang litar ini kerana saya fikir ia menggunakan beberapa IC, tetapi anda boleh merancang sendiri! Sekarang, saya tahu ada yang mungkin menggaru kepala mereka untuk mencari tahu mengapa saya menggunakan begitu banyak dioda, dan inilah jawapannya … Diod berfungsi seperti sambungan sehala, jadi pada pasangan yang dihubungkan seperti dalam litar saya, jika ada (1) voltan di "sisi positif" ia akan mengalirkan arus, jadi kita akan mempunyai voltan di sisi lain juga, tetapi jika ada voltan negatif, atau tidak ada (0) ia akan bertindak sebagai litar terbuka. Mari kita periksa tingkah laku diod ini, memanggil anod dioda pertama (+) "E", dan anod dioda kedua "F" dan outputnya akan menjadi katod bersambung mereka "X". EF] X 0 0] 0 0 1] 1 1 0] 1 1 1] 1 Anda dapat melihat bahawa kami mempunyai tingkah laku yang sama dengan OR GATE, dan kemudian, Mengapa tidak menggunakan hanya dioda, dengan cara itu anda akan menjimatkan lebih banyak lagi Bersepadu Litar, dan wang?… Baiklah jawapannya mudah, dan anda semestinya mempertimbangkannya, VOLTAGE BERGERAK di SETIAP DIODE. Ia biasanya sekitar 0.65V. Kenapa begitu? Kerana setiap diod memerlukan sekurang-kurangnya 0,6 V di seluruh anod dan katodnya untuk membuat persimpangannya hampir, jadi ia boleh mula dijalankan. Dengan kata lain, untuk setiap diod yang anda sambungkan dan berfungsi pada masa yang sama, anda akan kehilangan 0.65 V… itu tidak akan menjadi masalah besar jika kita hanya menyalakan lampu, tetapi kita bekerjasama dengan TTL IC, itu bermaksud bahawa kita memerlukan sekurang-kurangnya lebih dari 2 V. Dan ketika kita mulai dengan 5 v.. Ini bermakna bahawa menyambungkan 5 dioda akan menyebabkan kegagalan dalam litar kita (litar bersepadu tidak dapat membezakan antara 0v dan kurang dari 2v…) Itulah sebabnya saya tidak pernah menggunakan lebih daripada 2 diod dalam setiap input… CATATAN: Anda mesti menyambungkan perintang yang disambungkan ke GND di setiap input Gerbang ATAU… Untuk menyelesaikan masalah kedua, saya hanya menambahkan dioda ke setiap ABCD, dan 0, dan menghubungkannya bersama-sama, jadi apabila ada di antaranya adalah 1, anda akan mempunyai 1 di "Tekan" (P). Sekarang yang tinggal hanyalah membinanya di papan roti anda, atau jika anda ingin menjimatkan lebih banyak ruang yang boleh anda lakukan seperti yang saya lakukan, dan mengebor beberapa lubang di kertas pembinaan dan memateri dioda dan menekan butang di sana … Sekiranya anda memerlukan beberapa maklumat lebih lanjut mengenai Logic Gates: https://www.allaboutcircuits.com/vol_4/chpt_3/1.html Sekiranya anda memerlukan lebih banyak maklumat mengenai dioda:

Langkah 4: Paparan

Langkah ini adalah salah satu yang paling mudah, kita hanya perlu menyahkod input ABCD untuk memacu paparan tujuh segmen … Dan untungnya sudah ada litar bersepadu yang akan menyelamatkan kita semua logik, masa dan ruang.

Sekiranya anda menggunakan paparan Anode Biasa maka anda memerlukan 7447.

Sekiranya anda menggunakan paparan Common Cathode maka anda memerlukan 7448.

Pendawaiannya sama, jadi anda boleh menggunakan skema saya.

Input ABCD untuk setiap IC berasal dari output setiap memori (kami akan mengkaji semula kenangan pada langkah seterusnya)

Langkah 5: Ingatan

Ini adalah jika kita berubah dari logik gabungan, ke logik sekuensial… Untuk membuat memori 4 bit (ABCD), kita hanya memerlukan D- Flip Flop untuk setiap bit, dan pada 74175 kita memiliki 4 daripadanya. Ingatlah bahawa setiap nombor ditunjukkan dalam ABCD, jadi setiap 74175 dapat menyimpan satu nombor. Untuk maklumat lebih lanjut mengenai bagaimana D-flipflop berfungsi, dan bagaimana ia menyimpan maklumat,: https://en.wikipedia.org/wiki/D_flip_flop#D_flip-flop Masukan dua kenangan pertama (Data "D") berasal dari pengekod DEC ke BCD yang kami bina pada langkah pertama. Kita mempunyai maklumat yang masing-masing akan disimpan, tetapi, kapan mereka akan menyimpannya? Sudah tentu, satu akan menyimpan nombor ditekan pertama dan yang lain nombor ditekan kedua … Jadi, bagaimana kita mendapat kesan ini? Baik dengan jenis FF lain (flip flop) JK, apabila kedua-dua input J dan K tinggi, ia akan mengubah keadaan output menjadi pelengkap (negasi), dengan kata lain, kita akan mempunyai "Q" 1, kemudian 0 kemudian 1 lagi, kemudian 0 dan seterusnya. Q dan Q ini adalah jam untuk kenangan (apa yang akan memberitahu mereka kapan menyimpan data baru.) Nadi yang akan menentukan kapan perubahan ini dibuat adalah "P" yang tinggi setiap kali anda menekan nombor apa pun, tetapi untuk simpan maklumat tepat pada masanya, kita akan memerlukan sebaliknya, jadi di sinilah kita menggunakan NOT GATE. Dengan kata lain, setelah kita menekan butang, jk ff akan mengubah outputnya, menghidupkan memori pertama, sehingga akan menyimpan data, kemudian kita tekan lagi dan keadaan rakaman memori pertama akan mati, tetapi memori kedua akan menyimpan data baru! Saya menambahkan pada saat ini butang reset yang akan mengubah kedua memori (ABCD) kembali ke 0, dan akan mengembalikan pemilih paparan (jk ff) ke memori pertama. Untuk maklumat lebih lanjut mengenai JK FF: https://en.wikipedia.org/wiki/D_flip_flop#JK_flip-flop Sekarang … mengapa saya mengatakan bahawa kita memerlukan empat 74175? Baik untuk menyimpan kata laluan !! Walaupun mungkin hanya untuk menetapkan kata laluan dengan perintang ke GND atau Vcc, itu akan menjadikan kata laluan anda statik, dan mustahil untuk diubah jika kunci anda dilakukan dalam PCB. Jadi, dengan memori, anda boleh menyimpan kata laluan, dan menukarnya seberapa banyak kali yang anda mahukan. Input akan menjadi output dari memori paparan kami, jadi apabila denyut positif mencapai jam mereka, anda akan mengatasi apa sahaja nombor yang ada di dalam paparan. (kedua-duanya, memori dan ingatan kata laluan akan mempunyai maklumat yang sama). Sudah tentu nadi "kata laluan baru" hanya akan tersedia sekiranya anda sudah memasukkan kata laluan yang betul dan membuka kunci. Secara keseluruhan, kita akan mempunyai kapasiti penyimpanan 2 Byte atau 16 bit !!

Langkah 6: Membanding

Pada ketika ini kita memiliki sistem yang mampu menyimpan setiap nombor yang kita tekan dalam satu paparan kemudian yang lain, dan menyalin maklumat itu ke memori kata laluan … kita masih kekurangan yang penting, Perbandingan … satu litar yang akan membandingkan kedua (ABCD) kenangan paparan dengan dua (ABCD) ingatan kata laluan.. Sekali lagi, sudah ada IC dari keluarga TTL yang melakukan semua pekerjaan kotor, tetapi ia tidak tersedia di kedai elektronik tempatan saya. Oleh itu, saya membina sendiri. Untuk memahami bagaimana saya melakukannya mari kita lihat jadual kebenaran XOR A a] X 0 0] 0 0 1] 1 1 0] 1 1 1] 0 Perhatikan bahawa setiap kali A dan a mempunyai nilai yang sama, outputnya rendah (0). Jadi jika mereka berbeza, kita akan mempunyai 1 pada output. Maksudnya dengan satu Pintu XOR anda dapat membandingkan 2 bit satu memori paparan dan yang lain dari memori kata laluan. Berdasarkan bahawa saya membina litar berikut, ingat bahawa anda boleh membuatnya dengan cara anda sendiri, kerana terdapat banyak cara untuk mendapatkan jawapan yang sama di sini dalam elektronik digital. Litar ini mengambil 8 bit memori paparan (satu bit per XOR, kerana input lain harus digunakan dengan memori kata laluan) dan 8 bit memori ingatan (itu adalah perbandingan 1 Byte). Dan hanya akan memberikan satu output. jika dan hanya jika maklumat pada kedua memori paparan adalah sama dengan maklumat dalam ingatan kata laluan, kami akan mendapat (0) output rendah. Dengan kata lain, jika maklumat pada kedua set memori berbeza, walaupun pada 1 bit, output akan tinggi (1).

Langkah 7: Buka / Tutup

Akhirnya bahagian terakhir, kita hampir selesai! Segera enogh anda akan dapat mengunci peranti apa pun, atau menggerakkan pagar mana pun, (Harap jangan!) Sekarang, kami akan mengambil sedikit maklumat terakhir, dan menghentikannya dengan menekan butang, jadi jika seseorang secara tidak sengaja menulis kata laluan yang betul, kunci tidak akan terbuka. (saya memanggil butang ini "enter", sangat pintar, ya!,) Masukan R, dan simpan, dan Q hingga 1 jika ada 0 di input S. Untuk maklumat lebih lanjut mengenai kait RS: https://en.wikipedia.org/wiki/D_flip_flop#SR_flip-flops Saya menyambungkan "Q" ke kunci makna dipimpin merah, atau bahawa peranti terkawal MATI. Dan "Q´" ke transistor yang akan memberikan arus enogh kepada geganti untuk menghidupkannya, menghidupkan peranti yang terkawal. "Q´" dihubungkan ke butang tekan, (yang saya panggil butang kata laluan baru kerana alasan yang tidak jelas) sehingga apabila anda menekan butang itu, anda akan menutup litar antara Q´ dan input jam untuk memori kata laluan. Sekiranya Q´ rendah (sistem terkunci) tidak ada yang akan berubah dalam memori kata laluan semasa butang ditekan, tetapi jika tinggi (sistem terbuka) jam akan diaktifkan dan memori kata laluan akan menyalin maklumat pada memori paparan. (Mengubah kata laluan). Dan sambungkan perintang ke GND dan tekan butang (kunci kunci) dan dari sana ke input S, jadi setiap kali anda menekannya, anda akan mengunci sistem. Oleh itu, walaupun saya dapat membeli flip flop RS hanya untuk tujuan ini, saya masih tinggal satu JK ff dari 7476 saya. Dan, kerana input R dan S tidak seberapa, kami tidak perlu risau tentang jam. Oleh itu, pasangkan perkara seperti yang ditunjukkan dalam rajah (seperti yang saya lakukan.) Berhati-hatilah semasa menyambungkan geganti ke AC, gunakan pita pengasingan yang cukup.. Anda tidak mahu litar pintas ketika bekerja dengan beratus volt! Setelah berkumpul bersama … akhirnya kami selesai !!! Jangan ragu untuk mengemukakan sebarang pertanyaan atau cadangan, jika anda melihat ada masalah atau kesalahan, jangan ragu untuk mengemukakannya. Saya di sini untuk membantu. Kunci yang baik, maksud saya, semoga berjaya dengan kunci itu.