قفل ترکیبی دیجیتال!: 7 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:59

من همیشه می پرسیدم که قفل های الکترونیکی چگونه کار می کردند ، بنابراین هنگامی که دوره اولیه الکترونیک دیجیتال را به پایان رساندم ، تصمیم گرفتم خودم آن را بسازم. و من به شما کمک می کنم تا خود را بسازید!

شما می توانید آن را به هر چیزی از 1 ولت تا 400 ولت (یا شاید بیشتر که به RELAY بستگی دارد) ، DC یا AC متصل کنید ، بنابراین می توانید از آن برای کنترل مدار دیگر ، یا حتی برق دادن حصار استفاده کنید !! (لطفاً آن را امتحان نکنید ، واقعاً خطرناک است) … من یک درخت کوچک کریسمس را به خروجی (110 ولت) وصل کردم ، زیرا تزئینات روزهای مقدس را از آزمایشگاه خود بر نداشتم ، بنابراین زمانی که پروژه را به پایان رساندم ، نزدیک بود.

در اینجا تصاویری از سیستم تمام شده و یک فیلم نیز وجود دارد ، بنابراین می توانید کارکرد آن را مشاهده کنید.

مرحله 1: چگونه کار می کند؟

ابتدا به این فکر کردم که چه چیزی و چگونه باید پردازش شود. بنابراین من این نمودار را به عنوان یک نقشه کشیدم تا هنگام ساختن هر قسمت از پروژه ، من را راهنمایی کند. در اینجا خلاصه ای از نحوه عملکرد آن آمده است.

• ابتدا ما به یک مدار برای رمزگشایی 10 ورودی احتمالی (0-9) به 4 خروجی BCD (اعشاری دودویی) و خروجی دیگری نیاز داریم که زمان فشردن هر دکمه را به ما نشان می دهد.
• سپس ما باید مدار را برای دو صفحه نمایش 7 قسمتی خود درست کار کنیم ، با 4 ورودی برای یک شماره BCD و البته 7 خروجی برای نمایشگرهای ما ، (من از IC 74LS47 استفاده کردم)
• سپس یک مدار برای ذخیره هر شماره فشرده و تغییر وضعیت بین نمایشگرها
• و همچنین یک حافظه داخلی برای رمز عبور ما
• و ، قفل قفل ما ، مقایسه کننده (8 بیت آن - زیرا 4 بیت در هر رقم در صفحه نمایش وجود دارد ، به این معنی که اگر می خواهید یک قفل 4 رقمی انجام دهید ، به دو عدد از این اتصال به هم نیاز دارید.) این به شما می گوید us اگر اعداد نمایش داده شده با رمز عبور ذخیره شده در حافظه داخلی یکسان باشد.
• و سرانجام مدار برای نگه داشتن سیگنال OPEN یا CLOSE برای مدت نامعلوم و البته خروجی (این چیزی است که می خواهید با قفل خود کنترل کنید)

مرحله 2: مواد

در اینجا همه آنچه شما نیاز دارید وجود دارد. توجه: من بیشتر مواد را از یک برد VCR قدیمی برداشتم ، بنابراین آنها "رایگان" بودند و این پروژکت را واقعا ارزان کرد. در کل من حدود 13 dll خرج کردم (بیشتر IC هزینه 76 سنت داشت ، به جز D-ff (حدود 1.15)) زیرا IC نداشتم ، اما می توانید آنها را برای پروژه های آینده نگه دارید ، آنها یک سرمایه گذاری عالی هستند.

• تعداد زیادی دیود (حدود 20 عدد) برای ایجاد اتصالات یک طرفه.
• یک ترانزیستور NPN (برای تغذیه سیم پیچ رله با جریان کافی)
• یک رله (برای کنترل دستگاه متصل)
• یک LED قرمز (برای نشان دادن زمان قفل شدن سیستم)
• دارای 14 دکمه
• مقاومت های زیادی (مقاومت واقعا مهم نیست ، فقط تنظیم پین های IC روی 1 یا 0 [+ یا -])
• دو نمایشگر 7 قسمتی
• سیم زیاد !!

مدارهای مجتمع:

• دو 7432 (OR GATES) برای ساختن DEC به BCD و مقایسه کننده
• دو 7486 (XOR GATES) روح مقایسه کننده.
• دو درایور نمایش 7447
• چهار 74175 (4 D-FF) هر کدام یک حافظه است که می تواند 4 بیت را در خود نگه دارد.
• یکی 7476 (2 JK-FF) برای انتخاب صفحه نمایش و نگه داشتن سیگنال OPEN CLOSE.
• یک عدد 7404 (NOT GATE) پالس ساعت را برای انتخابگر صفحه معکوس می کند. (می توانید از ترانزیستور NPN insted استفاده کنید ، زیرا فقط به یک دروازه نیاز دارید (ic دارای 6 است).

ابزارها:

• 3 Protoboards (https://fa.wikipedia.org/wiki/Breadboard)
• انبر
• چاقوی دقیق
• منبع تغذیه 5 ولت DC (تغذیه مدارها)
• منبع تغذیه 12 ولت DC (سیم پیچ رله را تغذیه می کند)
• منبع تغذیه AC 120V (دستگاه را از خروجی تغذیه می کند)

توجه: من از سیم 8 فوت استفاده کردم ، و توصیه ای در این زمینه ، به محض خرید سیم گران قیمت صفحه اصلی ، می توانید 3 فوت کابل اترنت بخرید ، آن را نوار کنید ، و 8 یا 9 سیم خواهید داشت ، هر کدام با رنگ متفاوت و 3 فوت طول. (این دقیقاً همان کاری است که من انجام می دهم ، زیرا سیم معمولی صفحه اصلی حدود 10 فوت در هر دلار است. اما برای یک جفت ارز می توانید 3.3 فوت کابل اترنت داشته باشید ، بنابراین در نهایت حدود 27-30 فوت خواهید داشت!

مرحله 3: به BCD منتقل کنید

اولین قدم ایجاد سیستم ورودی است ، بنابراین می توانید با قفل خود ارتباط برقرار کنید. من مدار زیر را برای دستیابی به دو هدف اصلی طراحی کرده ام.

• هر یک از 10 عدد را از (0-9) به BCD (باینری) تبدیل کنید. (در واقع ، IC برای این منظور وجود دارد ، اما وقتی به فروشگاه الکترونیکی محلی خود رفتم ، موجود نبود. بنابراین اگر دریافت کردید در زمان و دردسرهای زیادی صرفه جویی خواهید کرد ، اما فکر می کنم از این طریق سرگرم کننده تر است)
• قادر به تشخیص هر زمان که دکمه ای فشار داده می شود.

برای حل اولین مشکل ، باید نگاهی به این جدول حقیقت بیاندازیم تا بدانیم وقتی هر دکمه را فشار می دهیم کدام خروجی (ABCD) زیاد خواهد بود (1). 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 در اینجا چیزی است که من در مورد Digital از آن استفاده می کنم … روشهای زیادی برای انجام یک کار وجود دارد…. درست مانند ریاضیات ، می توانید به 3 اضافه کنید 1+2 ، یا 4-1 یا 3^1 را کم کنید…. به عبارت دیگر ، شما می توانید مدارهای متفاوتی بسازید تا به یک هدف برسید ، این چیزی است که کار فعلی ما را آسان تر می کند. من این مدار را طراحی کردم زیرا فکر می کردم از IC های کمی استفاده می کند ، اما شما می توانید خود را طراحی کنید! در حال حاضر ، من می دانم که برخی از آنها ممکن است سر خود را خراش دهند تا بفهمند چرا من از این همه دیود استفاده کردم ، خوب جواب این است … دیودها مانند یک اتصال یک طرفه عمل می کنند ، بنابراین اگر در مدار وجود داشته باشد (مانند مدار من) 1) ولتاژ در "جنبه مثبت" آن جریان را منتقل می کند ، بنابراین ما در طرف دیگر نیز ولتاژ داریم ، اما اگر ولتاژ منفی یا ناموجود (0) وجود داشته باشد ، به عنوان یک مدار باز رفتار می کند. اجازه دهید رفتار این دیودها را بررسی کنیم ، اولین آند دیود (+) "E" ، و آند دیود دوم "F" نامیده می شود و خروجی کاتد متصل آنها "X" خواهد بود. EF] X 0 0] 0 0 1] 1 1 0] 1 1 1] 1 می بینید که ما رفتار مشابهی با OR GATE داریم ، و سپس ، چرا از دیودها استفاده نمی کنید ، به این ترتیب حتی بیشتر یکپارچه را ذخیره خواهید کرد مدارها و پول؟… خوب پاسخ ساده است و شما باید آن را در نظر بگیرید ، ولتاژ در هر دیود افت کرده است. معمولاً 0.65 ولت است. چرا اینطور است؟ از آنجا که هر دیود به آند و کاتد خود حداقل 0.6 ولت نیاز دارد تا محل اتصال آن نزدیک شود ، بنابراین می تواند هدایت شود. به عبارت دیگر ، برای هر دیودی که متصل می شوید و همزمان کار می کند ، 0.65 ولت را از دست خواهید داد … اگر ما فقط LED ها را روشن کنیم ، این یک مشکل بزرگ نخواهد بود ، اما ما با IC TTL کار می کنیم ، این بدان معناست که ما حداقل به بیش از 2 ولت نیاز داریم. و همانطور که ما با 5 ولت شروع می کنیم. این بدان معنی است که 5 دیود را به هم متصل می کنیم باعث خرابی در مدار ما می شود (مدار مجتمع قادر به تشخیص بین 0 ولت و کمتر از 2 ولت نیست …) به همین دلیل است که من در هر ورودی بیش از 2 دیود استفاده نکرده ام … توجه: شما باید یک مقاومت متصل به GND را در هر ورودی OR Gate… برای حل مشکل دوم ، من فقط یک دیود به هر ABCD و 0 اضافه کردم و آنها را به هم متصل کردم ، بنابراین هر زمان که یکی از آنها 1 باشد ، یک عدد 1 در "Press" (P) خواهید داشت. اکنون تنها چیزی که باقی می ماند این است که آن را روی تخته نان خود بسازید ، یا اگر می خواهید فضای بیشتری ذخیره کنید ، می توانید همانطور که من انجام دادم ، و سوراخ هایی را در یک کاغذ ساختمانی ایجاد کنید و دیودها را بچسبانید و دکمه ها را در آنجا بچسبانید … در صورت نیاز اطلاعات بیشتر در مورد Logic Gates: https://www.allaboutcircuits.com/vol_4/chpt_3/1.html اگر به اطلاعات بیشتری در مورد دیودها نیاز دارید:

مرحله 4: نمایش می دهد

این مراحل یکی از ساده ترین مراحل است ، ما فقط باید ورودی های ABCD را رمزگشایی کنیم تا صفحه نمایش هفت قسمتی را هدایت کنیم … و خوشبختانه در حال حاضر یک مدار مجتمع وجود دارد که تمام منطق ، زمان و فضا را برای ما ذخیره می کند.

اگر از صفحه آند معمولی استفاده می کنید ، به 7447 احتیاج دارید.

اگر از صفحه نمایش کاتد معمولی استفاده می کنید ، به 7448 نیاز دارید.

سیم کشی یکسان است ، بنابراین در هر صورت می توانید از طرح کلی من استفاده کنید.

ورودی ABCD برای هر IC از خروجی هر حافظه (در مرحله بعد خاطرات را مرور می کنیم)

مرحله 5: حافظه

این بدین معناست که ما از منطق ترکیبی به منطق ثانویه تغییر کرده ایم … برای ساخت حافظه 4 بیتی (ABCD) فقط به یک D-Flip Flop برای هر بیت نیاز داریم و در 74175 4 مورد از آنها را داریم. به یاد داشته باشید که هر عدد در ABCD نشان داده شده است ، بنابراین هر 74175 می تواند یک عدد را ذخیره کند. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد نحوه عملکرد D-flipflop و نحوه ذخیره اطلاعات ، https://fa.wikipedia.org/wiki/D_flip_flop#D_flip-flop ورودی دو حافظه اول (داده "D") از برنامه نویس DEC به BCD می آید که در مرحله اول ایجاد کردیم. خوب ما اطلاعاتی را داریم که هرکدام در اختیار دارند ، اما ، چه زمانی آنها را ذخیره می کنند؟ البته ، یکی شماره فشرده اول و دیگری شماره فشرده دوم را ذخیره می کند … بنابراین ، چگونه می توان این جلوه را بدست آورد؟ خوب با نوع دیگری از FF (فلیپ فلاپ) JK ، وقتی ورودی های J و K زیاد باشند ، وضعیت خروجی ها را به مکمل (منفی) تغییر می دهد ، به عبارت دیگر ، ما در "Q" 1 ، سپس 0 سپس 1 بار دیگر ، سپس 0 و غیره. این Q و Q´ ساعت برای خاطرات است (چه چیزی به شما می گوید که چه زمانی داده های جدید را ذخیره کنید.) نبضی که تعیین می کند چه زمانی این تغییر انجام می شود ، "P" است که هر زمان که هر عددی را فشار می دهید زیاد است ، اما اطلاعات را به موقع ذخیره کنید ، ما برعکس نیاز داریم ، بنابراین اینجا جایی است که از NOT GATE استفاده می کنیم. به عبارت دیگر ، هنگامی که یک دکمه را فشار می دهیم ، jk ff خروجی خود را تغییر می دهد ، اولین حافظه را روشن می کند ، به طوری که داده ها را ذخیره می کند ، سپس دوباره فشار می دهیم و اولین حالت ضبط حافظه خاموش می شود ، اما حافظه دوم داده های جدید را ذخیره می کند! در این مرحله یک دکمه تنظیم مجدد اضافه کردم که هر دو حافظه (ABCD) را به 0 برمی گرداند و انتخابگر نمایشگر (jk ff) را به اولین حافظه باز می گرداند. برای اطلاعات بیشتر در مورد JK FF: https://fa.wikipedia.org/wiki/D_flip_flop#JK_flip-flop اکنون … چرا گفتم که ما به چهار 74175 احتیاج داریم؟ خوب برای ذخیره رمز عبور !! در حالی که فقط می توان گذرواژه را با مقاومت روی GND یا Vcc تنظیم کرد ، این امر رمز عبور شما را ثابت می کند و در صورت انجام قفل در PCB تغییر آن غیرممکن است. بنابراین ، با یک حافظه ، می توانید رمز عبور را ذخیره کرده و هر چندبار که می خواهید تغییر دهید. ورودی ها خروجی های حافظه نمایشگر ما خواهند بود ، بنابراین هنگامی که یک نبض مثبت به ساعت خود می رسد ، با هر عددی که در صفحه نمایش وجود دارد ، کنار می آیید. (هر دو ، حافظه ها و حافظه های رمز عبور اطلاعات یکسانی خواهند داشت). البته نبض "گذرواژه جدید" تنها در صورتی قابل دسترسی خواهد بود که قبلاً رمز عبور صحیح را وارد کرده و قفل را باز کرده باشید. در مجموع ظرفیت ذخیره سازی 2 بایت یا 16 بیت خواهیم داشت !!

مرحله ششم: مقایسه کنید

در این مرحله ما سیستمی داریم که قادر است هر عددی را که در یک صفحه و سپس روی صفحه دیگر فشار می دهیم ذخیره کند و این اطلاعات را در حافظه رمز عبور کپی کند … ما هنوز مدارک اساسی ، مقایسه کننده را نداریم … یک مدار که این دو را مقایسه می کند (ABCD) از حافظه های نمایش داده شده با دو (ABCD) حافظه رمز عبور.. باز هم ، قبلاً یک IC از خانواده TTL وجود دارد که همه کارهای کثیف را انجام می دهد ، اما در فروشگاه الکترونیکی محلی من موجود نبود. بنابراین من خودم ساختم. برای درک نحوه انجام آن ، به جدول حقیقت XOR نگاه کنید a] X 0 0] 0 0 1] 1 1 0] 1 1 1] 0 توجه داشته باشید که هر زمان که A و a مقدار یکسانی داشته باشند ، خروجی پایین است (0) بنابراین اگر آنها متفاوت باشند ما 1 را در خروجی خواهیم داشت. به این معنی که با یک XOR Gate می توانید 2 بیت یکی از حافظه نمایشگر و دیگری از حافظه رمز عبور را مقایسه کنید. بر اساس آن مدار زیر را ساختم ، به یاد داشته باشید که می توانید آن را به روش خود بسازید ، زیرا راههای زیادی برای رسیدن به پاسخ مشابه در الکترونیک دیجیتال وجود دارد. این مدار 8 بیت از حافظه های صفحه نمایش (یک بیت در هر XOR ، زیرا ورودی دیگر باید با حافظه رمز عبور استفاده شود) و 8 بیت حافظه های رمز عبور (یک مقایسه کننده 1 بایت) را می گیرد. و فقط یک خروجی ارائه می دهد. اگر و فقط اگر اطلاعات هر دو حافظه نمایش داده شده با اطلاعات حافظه های رمز عبور یکسان باشد ، خروجی (0) پایینی خواهیم داشت. به عبارت دیگر ، اگر اطلاعات هر دو مجموعه حافظه حتی در 1 بیت متفاوت باشد ، خروجی زیاد خواهد بود (1).

مرحله 7: باز کردن/بستن

سرانجام قسمت آخر ، تقریباً تمام شد! به زودی می توانید هر دستگاهی را قفل کنید یا نرده ای را برق بزنید ، (لطفاً نکنید!) در حال حاضر ، ما آخرین اطلاعات را گرفته و با یک دکمه آن را قطع می کنیم ، بنابراین اگر شخصی به طور تصادفی رمز عبور صحیح را بنویسد ، قفل باز نخواهد شد. R را وارد کنید ، و در صورت وجود 0 در ورودی S ، Q را به 1 ذخیره کنید. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد چفت RS: https://fa.wikipedia.org/wiki/D_flip_flop#SR_flip-flops من "Q" را به قفل قرمز رنگ قرمز متصل کردم ، یا اینکه دستگاه کنترل شده خاموش است. و "Q´" به یک ترانزیستور که رله را با جریان enogh برای چرخاندن آن ، روشن کردن دستگاه کنترل شده ، فراهم می کند. "Q´" به یک دکمه فشاری متصل شد (که به دلایل نامشخص دکمه رمز عبور جدید را صدا کردم) به طوری که وقتی آن دکمه را فشار می دهید ، مدار بین Q´ و ورودی ساعت را برای حافظه گذرواژه می بندید. اگر Q´ کم است (سیستم قفل است) با فشردن دکمه چیزی در حافظه رمز عبور تغییر نمی کند ، اما اگر زیاد باشد (سیستم باز است) ساعت فعال می شود و حافظه های رمز عبور اطلاعات روی حافظه های صفحه را کپی می کنند. (تغییر کلمه عبور). و یک مقاومت را به GND و به یک دکمه (دکمه قفل) و از آنجا به ورودی S متصل کنید ، بنابراین هر زمان که آن را فشار دهید ، سیستم را قفل می کنید. خوب ، در حالی که من می توانستم یک فلیپ فلاپ RS فقط برای این منظور خریداری کنم ، اما هنوز یک JK ff از 7476 خود دارم. و ، چون ورودی های R و S ناهنجار هستند ، نیازی نیست نگران ساعت باشیم. بنابراین فقط موارد را همانطور که در نمودار نشان داده شده است سیم کشی کنید (همانطور که من نشان دادم). هنگام اتصال رله به AC ، مراقب باشید ، از نوار جدا کننده کافی استفاده کنید. هنگام کار با صدها ولت نمی خواهید اتصال کوتاه شود! بعد از برقراری ارتباط با همدیگه … بالاخره تموم شد !!! لطفاً در صورت مشاهده هرگونه مشکل یا اشتباهی در به تعویق انداختن آن ، نظر خود را در مورد هرگونه سوال یا پیشنهاد مطرح کنید. من اینجا هستم تا کمک کنم. قفل خوب ، منظورم این است که با این قفل موفق باشید.