Digitale kombinasieslot !: 7 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:29

Ek het altyd gewonder hoe werk elektroniese slotte, en toe ek die basiese digitale elektroniese kursus voltooi het, het ek besluit om self een te bou. En ek sal u help om u eie te bou!

U kan dit aansluit op enigiets van 1v tot 400v (of miskien meer wat afhang van die RELAY), DC of AC, sodat u dit kan gebruik om 'n ander stroombaan te beheer, of selfs om 'n heining te elektrifiseer !! (Moet dit asseblief nie probeer nie, regtig gevaarlik) … Ek het 'n mini -chrismas -boom aan die uitset (110v) gekoppel, want ek het die versiering van die vakansie nie van my laboratorium verwyder nie, so dit was op die oomblik dat ek die projek voltooi het.

Hier is 'n paar foto's van die voltooide stelsel, en ook 'n video, sodat u dit kan sien werk.

Stap 1: Hoe werk dit?

Eerstens het ek gedink wat nodig is om te verwerk en hoe. Dus het ek hierdie diagram as 'n kaart geteken om my te lei terwyl ek elke deel van die projek bou. Hier is 'n opsomming van hoe dit werk.

• Eerstens het ons 'n stroombaan nodig om die 10 moontlike insette (0-9) na die 4-uitvoer BCD (Binary Coded Decimal) te dekodeer, en 'n ander uitset wat ons vertel wanneer 'n knoppie ingedruk word.
• Dan moet ons die stroombaan bou sodat ons twee 7-segmentskerms behoorlik kan werk, met 4 insette vir 'n BCD-nommer en natuurlik 7 outs vir ons skerms, (ek het die IC 74LS47 gebruik)
• Dan 'n kring om elke gedrukte nommer op te slaan en tussen skerms te wissel
• Asook 'n interne geheue vir ons wagwoord
• En die vuurherd van ons slot, die vergelyker (sy 8 bisse, want daar is 4 bisse per syfer op die skerm, wat beteken dat as u 'n 4 -syfer -slot wil doen, twee hiervan aanmekaar gekoppel moet wees.) ons as die getalle op die skerms dieselfde is as die wagwoord wat in die interne geheue gestoor is.
• En laastens 'n stroombaan om die OPEN- of SLUIT -sein vir 'n onbepaalde tyd te behou, en natuurlik 'n uitset (dit is alles wat u met u slot wil beheer)

Stap 2: materiaal

Hier is alles wat u nodig het. LET WEL: Ek het die meeste materiaal van 'n ou videorecorder geneem, sodat dit "gratis" was, wat die projek baie goedkoop gemaak het. In totaal het ek ongeveer 13 dlls spandeer (die meeste van die IC kos 76 sent, behalwe vir die D-ff (ongeveer 1.15) omdat ek geen IC gehad het nie, maar u kan dit behou vir toekomstige projekte, dit is 'n goeie belegging. Komponente:

• Baie diodes (ongeveer 20) om eenrigtingverbindings te maak.
• Een NPN -transistor (om die aflosspoel met genoeg stroom te voed)
• Een relais (om die gekoppelde toestel te beheer)
• Een rooi LED (om aan te dui wanneer die stelsel gesluit is)
• 14 drukknoppies
• Baie weerstande (maak nie regtig saak wat die weerstand is nie; dit is net om die IC -penne op 1 of 0 [+ of -] te stel)
• Twee 7-segmente vertoon.
• Baie draad !!

Geïntegreerde stroombane:

• Twee 7432 (OF GATES) om die DEC tot BCD en die vergelyker te bou
• Twee 7486 (XOR GATES) siel van die vergelyker.
• Twee 7447 skermbestuurder
• Vier 74175 (4 D-FF) elk is 'n geheue wat 4 bisse kan hou.
• Een 7476 (2 JK-FF) vir die skermkieser en om die OPEN SLUIT sein te hou.
• Een 7404 (NIE GATE) draai die klokpuls om vir die skermkieser. (u kan 'n NPN -transistor gebruik, want u benodig slegs een hek (die ic het 6).

Gereedskap:

• 3 Protoboards (https://en.wikipedia.org/wiki/Breadboard)
• Tang
• Exacto mes
• 5V DC kragbron (voed stroombane)
• 12V DC kragtoevoer (voed die aflos spoel)
• 120V wisselstroomvoorsiening (voed die toestel op die uitset)

LET WEL: ek het ongeveer 8 voet draad gebruik, en advies hieroor, om duur protoborddraad te koop, jy kan 3 ft ethernetkabel koop, die strook, en jy sal 8 of 9 drade hê, elk met 'n ander kleur en 3 voet lank. (dit is presies wat ek doen, aangesien die normale protoboarddraad ongeveer 10 voet per dollar is. Maar vir 'n dollar kan u 3,3 voet ethernetkabel kry, sodat u ongeveer 27-30 voet kan bereik!

Stap 3: Dec tot BCD

Die eerste stap is om die invoerstelsel te bou, sodat u met u slot kan kommunikeer. Ek het die volgende kring ontwerp om twee hoofdoelwitte te bereik.

• Draai een van die 10 nommers van (0-9) na die BCD (binêre) eweknie. (Eintlik is daar 'n IC vir hierdie doel, maar dit was nie in voorraad toe ek na my plaaslike elektroniese winkel gegaan het nie, so as u kry dit sal u baie tyd en moeite bespaar, maar ek dink op hierdie manier lekkerder)
• In staat wees om op te spoor wanneer 'n knoppie gedruk word.

Om die eerste probleem op te los, moet ons na hierdie waarheidstabel kyk om te weet watter uitset (ABCD) hoog sal wees (1) as ons op elke knoppie druk. 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 Dit is nou waar iets waaroor ek van Digitals hou, nuttig is … Daar is baie maniere om een ding te doen…. Net soos wiskunde, kan u by 3 optel 1+2, of 4-1 of 3^1 aftrek … Met ander woorde, u kan baie verskillende stroombane bou om dieselfde doel te bereik; dit is iets wat ons huidige taak vergemaklik. Ek het hierdie stroombaan ontwerp omdat ek gedink het dat dit min IC's gebruik, maar u kan u eie ontwerp! Nou, ek weet dat sommige miskien in hul koppe krap om te probeer uitvind hoekom ek soveel diodes gebruik het, hier is die antwoord … Diodes werk soos 'n eenrigtingverbinding, dus in 'n paar wat verbind is soos in my stroombaan, as daar (1) spanning aan sy "positiewe kant", dit sal stroom gelei, so ons sal ook spanning aan die ander kant hê, maar as daar 'n negatiewe of onbestaande spanning (0) is, sal dit optree as 'n oop kring. Kom ons kyk na die gedrag van hierdie diodes, en noem die eerste diode -anode (+) "E" en die tweede diode -anode "F", en die uitset sal die gekoppelde katode "X" wees. EF] X 0 0] 0 0 1] 1 1 0] 1 1 1] 1 U kan sien dat ons presies dieselfde gedrag as 'n OF GATE het, en dan, hoekom nie net diodes gebruik nie, bespaar u nog meer geïntegreerde Stroombane en geld? … Die antwoord is eenvoudig, en u moet dit regtig in ag neem, die spanning wat oor elke diode val. Dit is gewoonlik ongeveer 0,65V. Hoekom is dit? Omdat elke diode ten minste 0,6 V oor sy anode en katode benodig om sy aansluiting naby te kry, kan dit begin gelei. I Met ander woorde, vir elke diode wat u verbind en terselfdertyd werk, verloor u 0,65 V … dit sou nie 'n groot probleem wees as ons net LED's aanskakel nie, maar ons werk met TTL IC, dit beteken dat ons ten minste meer as 2 V. benodig. En as ons met 5V begin. Dit sal 'n mislukking in ons stroombaan veroorsaak (die geïntegreerde stroombaan sal nie kan onderskei tussen 0v en minder as 2v nie.) Daarom het ek nooit meer as 2 diodes in elke ingang gebruik nie. elke OF Gate -invoer … Om die tweede probleem op te los, het ek net 'n diode by elke ABCD en 0 bygevoeg en dit aanmekaar gekoppel, so as een van hulle 1 is, het u 'n 1 op "Press" (P). U hoef net dit op u broodbord te bou, of as u meer ruimte wil bespaar, kan u net soos ek doen en 'n paar gate in 'n konstruksiepapier boor en die diodes soldeer en drukknoppies daar … meer inligting oor Logic Gates: https://www.allaboutcircuits.com/vol_4/chpt_3/1.html As u meer inligting oor diodes benodig:

Stap 4: Vertoon

Hierdie stap is een van die maklikste; ons hoef net die ABCD -insette te ontsyfer om die sewe segmentskerm te bestuur … En gelukkig is daar reeds 'n geïntegreerde stroombaan wat ons al die logika, tyd en ruimte sal bespaar.

As u 'n Common Anode -skerm gebruik, benodig u 'n 7447.

As u 'n gewone katode -skerm gebruik, benodig u 'n 7448.

Die bedrading is dieselfde, so u kan my skema in elk geval gebruik.

Die insette ABCD vir elke IC kom uit die uitvoer van elke geheue (ons sal die herinneringe in die volgende stap hersien)

Stap 5: Geheue

Dit is waar ons verander van kombinasie logika na sekwensiële logika … Om die 4 bits (ABCD) geheue te maak, benodig ons net 'n D-Flip Flop vir elke bit, en in die 74175 het ons 4 daarvan. Onthou dat elke nommer in ABCD voorgestel word, sodat elke 74175 een nommer kan stoor. Vir meer inligting oor hoe die D-flipflop werk en hoe dit inligting stoor: https://en.wikipedia.org/wiki/D_flip_flop#D_flip-flop Die invoer van die eerste twee herinneringe (Data "D") kom van die DEC- tot BCD -kodeerder wat ons op die eerste stap gebou het. Ons het wel die inligting wat elkeen sal bewaar, maar wanneer gaan hulle dit stoor? Natuurlik sal die een die eerste ingedrukte nommer en die ander die tweede ingedrukte nommer stoor … Hoe kry ons hierdie effek? Met 'n ander soort FF (flip -flop) die JK, as beide die J- en K -insette hoog is, sal dit die toestand van die uitsette verander na die aanvulling daarvan (negasie), met ander woorde, ons sal hê op "Q" 1, dan 0 dan weer 1, dan 0 en so aan. Hierdie Q en Q´ is die klok vir die herinneringe (wat sal hulle vertel wanneer nuwe data gestoor moet word.) Die pols wat bepaal wanneer hierdie verandering aangebring word, is die "P" wat hoog is wanneer u op enige nommer druk, maar stoor die inligting betyds, ons het die teenoorgestelde nodig, dus hier is waar ons die NOT GATE gebruik. Met ander woorde, sodra ons op 'n knoppie druk, sal die jk ff sy uitset verander, die eerste geheue aanskakel, sodat dit die data sal stoor, dan druk ons weer en die eerste geheue -opnamestatus is af, maar die tweede geheue sal die nuwe data stoor! Ek het op hierdie stadium 'n reset -knoppie bygevoeg wat albei herinneringe (ABCD) na 0 sal terugkeer, en die skermkiezer (jk ff) na die eerste geheue sal terugkeer. Vir meer inligting oor die JK FF: https://en.wikipedia.org/wiki/D_flip_flop#JK_flip-flop Nou … waarom het ek gesê dat ons vier 74175 nodig het? Om die wagwoord te stoor !! Alhoewel dit slegs moontlik is om die wagwoord met weerstande op GND of Vcc in te stel, sal dit u wagwoord staties maak en onmoontlik om te verander as u die slot in 'n PCB laat doen. Met 'n geheue kan u die wagwoord stoor en dit soveel keer verander as wat u wil. Die insette is die uitsette van ons skermgeheue, dus as 'n positiewe pols hul horlosie bereik, sal u die getalle in die skerms kan hanteer. (beide die geheue en wagwoordgeheue sal dieselfde inligting hê). Die "nuwe wagwoord" -puls sal natuurlik slegs beskikbaar wees as u reeds die regte wagwoord ingebring het en die slot oopgemaak het. In totaal sal ons 'n bergingskapasiteit van 2 Bytes of 16 bits hê!

Stap 6: Vergelyk

Op die oomblik het ons 'n stelsel wat elke nommer wat ons druk in die een skerm kan stoor, dan die ander, en die inligting na die wagwoordgeheue kan kopieer …) van die skermherinneringe met die twee (ABCD) van die wagwoordherinneringe. Weereens, daar is reeds 'n IC van die TTL -familie wat al die vuil werk doen, maar dit was nie beskikbaar in my plaaslike elektroniese winkel nie. So ek het my eie gebou. Om te verstaan hoe ek dit gedoen het, kan ons na die XOR -waarheidstabel kyk A a] X 0 0] 0 0 1] 1 1 0] 1 1 1] 0 Let op dat wanneer A en a dieselfde waarde het, die uitset laag is (0). As hulle dus anders is, het ons 'n 1 by die uitset. Dit beteken dat u met een XOR Gate 2 bisse een van die skermgeheue en die ander van die wagwoordgeheue kan vergelyk. Op grond hiervan het ek die volgende stroombaan gebou, onthou dat u dit op u eie manier kan bou, want daar is baie maniere om dieselfde antwoord hier te kry in digitale elektronika. Hierdie kring neem die 8 bisse van die skermgeheue in (een bis per XOR, want die ander invoer moet saam met die wagwoordgeheue gebruik word) en die 8 bisse van die wagwoordgeheue (dit is 'n 1 Byte -vergelyker). En lewer slegs een uitset. as en slegs as die inligting op beide skermgeheue dieselfde is as die inligting in die wagwoordgeheue, sal ons 'n (0) lae uitset hê. Met ander woorde, as die inligting oor beide stelle geheue verskil, selfs op 1 bit, sal die uitset hoog wees (1).

Stap 7: Maak oop/sluit

Uiteindelik die laaste deel, ons is amper klaar! Binnekort sal u enige toestel kan sluit, of enige heining kan elektrifiseer, (asseblief nie!) Nou neem ons die laaste bietjie inligting en onderbreek dit met 'n drukknop, so as iemand per ongeluk die regte wagwoord skryf, die slot gaan nie oop nie. (ek het hierdie knoppie "enter" genoem, regtig slim, huh!) R -invoer, en stoor dit, en Q tot 1 as daar 'n 0 in die S -invoer is. Vir meer inligting oor RS-grendel: https://en.wikipedia.org/wiki/D_flip_flop#SR_flip-flops Ek het "Q" gekoppel aan 'n rooi led-slot, of dat die beheerde toestel af is. En "Q´" na 'n transistor wat die relais voorsien van 'n enogh -stroom om dit te draai, deur die beheerde toestel AAN te skakel. 'Q´' is gekoppel aan 'n drukknop (wat ek om veragtelike redes 'n nuwe wagwoordknoppie genoem het), sodat u die kring tussen Q 'en die klokinvoer vir die wagwoordgeheue sal sluit as u op die knoppie druk. As Q´ laag is (stelsel gesluit) verander niks in die wagwoordgeheue as die knoppie ingedruk word nie, maar as dit hoog is (stelsel oop) word die klok geaktiveer en wagwoordgeheue sal die inligting op die skermgeheue kopieer. (Verander die wagwoord). En 'n weerstand gekoppel aan GND en aan 'n drukknop (sluitknoppie) en van daar af na die S -ingang, dus as u daarop druk, sluit u die stelsel. Alhoewel ek net vir hierdie doel 'n RS -flip -flop kon gekoop het, het ek nog steeds 'n JK ff van my 7476 oor. En omdat die insette R en S onvolledig is, hoef ons ons nie oor die klok te bekommer nie. Draai net die dinge op soos in die diagram getoon (soos ek gedoen het.) Wees versigtig wanneer u die aflos op die wisselstroom aansluit, gebruik genoeg isolasieband.. U wil nie 'n kortsluiting hê wanneer u met honderde volt werk nie! Nadat ons alles saamgebind het … is ons uiteindelik klaar !!! U is welkom om kommentaar te lewer op enige vraag of voorstelle, as u 'n probleem of 'n fout agterkom, twyfel nie daaraan om dit op te los nie. Ek is hier om te help. Goeie slot, ek bedoel, baie geluk met die slot.