Digital Combination Lock !: 7 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:16

Palagi akong nagtaka kung paano gumagana ang mga elektronikong kandado, kaya't nang natapos ko ang pangunahing kurso na digital na electronics nagpasya akong bumuo ng isa sa aking sarili. At tutulungan kita upang bumuo ng iyong sarili!

Maaari mong ikonekta ito sa anumang mula sa 1v hanggang 400v (o marahil higit pa na nakasalalay sa RELAY), DC o AC, upang magamit mo ito upang makontrol ang isa pang circuit, o kahit na makuryente ang isang bakod !!"

Narito ang ilang mga larawan ng tapos na System, at isang video din, upang makita mong gumana ito.

Hakbang 1: Paano Ito Gumagana?

Una kong naisip kung ano ang kailangang maproseso at paano. Kaya iginuhit ko ang diagram na ito bilang isang mapa upang gabayan ako habang itinatayo ko ang bawat bahagi ng proyekto. Narito ang isang buod ng kung paano ito gumagana.

• Una kailangan namin ng isang circuit upang ma-decode ang 10 mga posibleng input (0-9) sa 4 output BCD (Binary Coded Decimal), at isa pang output na nagsasabi sa amin kapag ang anumang pindutan ay pinindot.
• Pagkatapos ay kailangan naming itayo ang circuit para sa aming dalawang 7-segment na ipinapakita upang gumana nang maayos, na may 4 na input para sa isang numero ng BCD at syempre 7 out para sa aming mga display, (ginamit ko ang IC 74LS47)
• Pagkatapos ng isang circuit upang i-save ang bawat pinindot na numero at magpalipat-lipat sa pagitan ng mga ipinapakita
• Pati na rin isang panloob na memorya para sa aming password
• At, ang apuyan ng aming lock, ang kumpare (8 bits nito) dahil mayroong 4 na piraso bawat digit sa display, ibig sabihin na kung nais mong gumawa ng isang 4 na digit na lock kakailanganin mo ang dalawa sa magkakaugnay na ito.) Sasabihin nito sa amin kung ang mga numero sa ipinapakita ay pareho ng password na nai-save sa mga panloob na alaala.
• At sa wakas ay isang circuit upang mapanatili ang bukas na senyas na BUKAS o magsara para sa isang hindi natukoy na oras, at syempre isang output (iyon ang nais mong kontrolin gamit ang iyong kandado)

Hakbang 2: Mga Kagamitan

Narito ang lahat na kakailanganin mo. TANDAAN: Kinuha ko ang karamihan sa mga materyales mula sa isang lumang board ng VCR, kaya't "malaya" ang mga ito na ginagawang talagang mura ang proyektong ito. Sa kabuuan ay ginugol ko ang tungkol sa 13 dlls (ang karamihan sa gastos ng IC ng 76 cnts, exept para sa D-ff (mga 1.15) sanhi na wala akong IC, ngunit mapapanatili mo sila para sa hinaharap na mga proyekto, ang mga ito ay isang mahusay na pamumuhunan.

• Maraming Diode (mga 20) upang makakonekta sa isang paraan.
• Isang NPN transistor (upang pakainin ang Relay Coil na may sapat na kasalukuyang)
• Isang Relay (upang makontrol ang nakakonektang aparato)
• Isang pulang LED (upang ipahiwatig kung kailan naka-LOCK ang system)
• 14 mga pindutan ng itulak
• Maraming mga resistors (hindi mahalaga ang paglaban, upang maitakda ang mga pin ng IC sa 1 o 0 [+ o -])
• Dalawang 7-segment na Ipinapakita.
• Isang Maraming kawad !!

Pinagsamang Circuits:

• Dalawang 7432 (O GATE) upang maitayo ang DEC sa BCD at ang kumpare
• Dalawang 7486 (XOR Gates) kaluluwa ng kumpare.
• Dalawang 7447 Display driver
• Apat na 74175 (4 D-FF) bawat isa ay isang memorya na may kakayahang humawak ng 4 na piraso.
• Isang 7476 (2 JK-FF) para sa tagapili ng display at upang i-hold ang signal na OPEN CLOSE.
• Isang 7404 (HINDI GATE) baligtarin ang pulso ng orasan para sa tagapili ng display. (Maaari mong gamitin ang isang NPN transistor insted, sanhi kailangan mo lamang ng isang gate (ang ic ay may 6).

Mga tool:

• 3 Protoboards (https://en.wikipedia.org/wiki/Breadboard)
• Mga Plier
• Exacto Knife
• 5V DC power supply (feed circuit)
• 12V DC power supply (pinapakain ang relay coil)
• 120V AC Power supply (pinapakain ang aparato sa output)

TANDAAN: Gumamit ako ng halos 8 ft ng kawad, at payo tungkol dito, insted ng pagbili ng mamahaling protoboard wire, maaari kang Bumili ng 3 ft ng ethernet cable, hubasin ito, at magkakaroon ka ng 8 o 9 na mga wire, bawat isa ay may magkakaibang kulay at 3 ft ang haba. (Iyon mismo ang ginagawa ko, dahil ang normal na protoboard wire ay halos 10 ft bawat dolyar. Ngunit para sa isang buck maaari kang 3.3 ft ng ethernet cable, kaya't magtatapos ka ng halos 27-30 ft!

Hakbang 3: Dis sa BCD

Ang unang hakbang ay ang pagbuo ng sistema ng pag-input, upang maaari kang makipag-ugnay sa iyong lock. Dinisenyo ko ang sumusunod na circuit upang makamit ang dalawang pangunahing layunin.

• Lumiko ang anuman sa 10 mga numero mula sa (0-9) sa katapat nitong BCD (binary). (Sa totoo lang, mayroong isang IC para sa hangaring ito, ngunit wala ito stock kung nagpunta ako sa aking lokal na elektronikong tindahan., Kaya kung makakakuha ka ng ito ay i-save mo ang iyong sarili ng maraming oras at problema, ngunit sa palagay ko ay mas masaya sa ganitong paraan)
• Nakakakita tuwing pinindot ang isang pindutan.

Upang malutas ang unang problema, dapat nating tingnan ang talahanayan ng katotohanan na ito upang malaman kung aling output (ABCD) ang magiging mataas (1) kapag pinindot namin ang bawat pindutan. DCBA] X 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 Ngayon nasa kanya kung saan ang isang bagay na gusto ko tungkol sa Digital ay gagamitin … Maraming paraan ng paggawa ng isang bagay…. Ito ay tulad ng matematika, maaari kang makakuha ng 3 pagdaragdag ng 1 + 2, o substracting 4-1, o 3 ^ 1…. Sa madaling salita, maaari kang bumuo ng maraming mga diferent circuit upang makamit ang parehong layunin, ito ay isang bagay na ginagawang mas madali ang aming kasalukuyang gawain. Dinisenyo ko ang circuit na ito sanhi naisip kong gumamit ito ng kaunting mga IC, ngunit maaari mong idisenyo ang iyong sarili! Ngayon, alam ko na ang ilan ay maaaring kumamot sa kanilang ulo na sinusubukan upang malaman kung bakit ako gumamit ng maraming mga diode, narito ang sagot … Ang mga diode ay gumagana tulad ng isang koneksyon sa isang paraan, kaya sa isang pares na konektado sa aking circuit, kung mayroon (1) boltahe sa "positibong bahagi" nito ay magdadala ng kasalukuyang, kaya't magkakaroon kami ng boltahe sa kabilang panig, ngunit kung mayroong isang negatibo, o walang tuluy-tuloy na boltahe (0) ito ay kumikilos bilang isang bukas na circuit. Hinahayaan suriin ang pag-uugali ng mga diode na ito, na tinawag ang unang diode anode (+) na "E", at ang pangalawang diode anode na "F" at ang output ay ang kanilang konektadong cathode na "X". EF] X 0 0] 0 0 1] 1 1 0] 1 1 1] 1 Maaari mong makita na mayroon kaming eksaktong parehong pag-uugali kaysa sa isang OR GATE, at kung gayon, Bakit hindi gumagamit ng mga diode lamang, sa ganoong paraan mas makatipid ka Circuits, at pera?… Kaya't ang sagot ay simple, at dapat mo itong isaalang-alang, isinalin ang VOLTAGE sa bawat BAGONG PAGKAIN. Karaniwan itong tungkol sa 0.65V. Bakit ganun Sapagkat ang bawat diode ay nangangailangan ng hindi bababa sa 0.6 V sa kabuuan ng anode at cathode nito upang mas malapit ang junction, kaya't maaari itong magsimulang magsagawa. Sa madaling salita, para sa bawat diode na kumokonekta mo at gumagana ito nang sabay, maluluwag ka ng 0.65 V… hindi iyon magiging isang malaking problema kung binubuksan lamang natin ang mga leds, ngunit nakikipagtulungan kami sa TTL IC, nangangahulugan iyon na kailangan namin ng hindi bababa sa 2 V. At habang nagsisimula kami sa 5 v.. Nangangahulugan iyon na ang pagkonekta ng 5 diode ay magdudulot ng kabiguan sa aming circuit (ang integrated circuit ay hindi makikilala sa pagitan ng 0v at mas mababa sa 2v …) Iyon ang dahilan kung bakit hindi ako gumamit ng higit sa 2 diode sa bawat input… TANDAAN: Dapat mong ikonekta ang isang risistor na konektado sa GND sa bawat input ng OR Gate … Upang malutas ang pangalawang problema, nagdagdag lang ako ng isang diode sa bawat ABCD, at 0, at ikinonekta silang magkasama, kaya't tuwing alinman sa mga iyon ay 1, magkakaroon ka ng 1 sa "Press" (P). Ngayon ang natitira lamang ay itayo ito sa iyong breadboard, o kung nais mong makatipid ng mas maraming puwang na maaari mong gawin tulad ng ginawa ko, at mag-drill ng ilang mga butas sa isang papel sa konstruksyon at ihihinang ang mga diode at itulak ang mga pindutan doon … Kung kailangan mo ilang karagdagang impormasyon tungkol sa Logic Gates: https://www.allaboutcircuits.com/vol_4/chpt_3/1.html Kung kailangan mo ng karagdagang impormasyon tungkol sa mga diode:

Hakbang 4: Nagpapakita

Ang hakbang na ito ay isa sa pinakamadali, kailangan lang naming i-decode ang mga input ng ABCD upang himukin ang pitong segment na display … At sa kabutihang-palad mayroon nang isang integrated circuit na i-save sa amin ang lahat ng lohika, oras at puwang.

Kung gumagamit ka ng isang display ng Karaniwang Anode pagkatapos ay kakailanganin mo ang isang 7447.

Kung gumagamit ka ng isang display ng Karaniwang Cathode kakailanganin mo ang isang 7448.

Ang mga kable ay pareho, kaya't sa alinmang paraan maaari mong gamitin ang aking eskematiko.

Ang mga input na ABCD para sa bawat IC ay nagmula sa bawat output ng memorya (susuriin namin ang mga alaala sa susunod na hakbang)

Hakbang 5: Memorya

Ito ay binago natin mula sa kombinasyong lohika, sa secuencial na lohika … Upang gawin ang memorya ng 4 na bit (ABCD) kailangan lang namin ng isang D- Flip Flop para sa bawat piraso, at sa 74175 mayroon kaming 4 sa mga iyon. Tandaan na ang bawat numero ay kinakatawan sa ABCD, kaya't ang bawat 74175 ay maaaring makatipid ng isang numero. Para sa karagdagang impormasyon tungkol sa kung paano gumagana ang D-flipflop, at paano ito makatipid ng impormasyon,: https://en.wikipedia.org/wiki/D_flip_flop#D_flip-flop Ang pag-input ng unang dalawang alaala (Data "D") nagmula sa DEC hanggang BCD coder na itinayo namin sa unang hakbang. Sa gayon mayroon kaming impormasyon na bawat isa ay gaganapin, ngunit, kailan nila ito mai-save? Siyempre, i-save ng isa ang unang pinindot na numero at ang isa pa ang pangalawang pinindot na numero … Kaya, paano natin makukuha ang epektong ito? Sa iba pang uri ng FF (flip flop) ang JK, kapag ang parehong input ng J at K ay mataas, babaguhin nito ang estado ng mga output sa kanyang pantulong (negation), sa madaling salita, magkakaroon tayo ng "Q" 1, pagkatapos 0 pagkatapos 1 muli, pagkatapos 0 at iba pa. Ang Q at Q´ na ito ang orasan para sa mga alaala (kung ano ang sasabihin kung kailan magse-save ng bagong data.) Ang pulso na tutukoy kung kailan ginawa ang pagbabagong ito ay ang "P" na mataas tuwing pinindot mo ang anumang numero, ngunit upang i-save ang impormasyon sa oras, kakailanganin namin ang kabaligtaran, kaya sa kanya kung saan ginagamit namin ang HINDI GATE. Sa madaling salita, sa sandaling itulak namin ang isang pindutan, babaguhin ng jk ff ang output nito, i-on ang unang memorya, upang mai-save nito ang data, pagkatapos ay itulak namin muli at ang unang estado ng pagrekord ng memorya ay papatayin, ngunit ang pangalawang memorya ay i-save ang bagong data! Nagdagdag ako sa puntong ito ng isang pindutan ng pag-reset na magpapabalik sa parehong mga alaala (ABCD) sa 0, at ibabalik ang tagapili ng display (jk ff) sa unang memorya. Para sa karagdagang impormasyon tungkol sa JK FF: https://en.wikipedia.org/wiki/D_flip_flop#JK_flip-flop Ngayon… bakit ko sinabi na kailangan natin ng apat na 74175? Well upang i-save ang password !! Habang posible na itakda lamang ang password sa mga resistors sa GND o Vcc, gagawin nitong static ang iyong password, at imposibleng mabago kung natapos mo ang iyong lock sa isang PCB. Kaya, sa isang memorya, maaari mong i-save ang password, at palitan ito ng maraming beses hangga't gusto mo. Ang mga pag-input ay magiging mga output ng aming ipinapakita memorya, kaya kapag naabot ng isang positibong pulso ang kanilang orasan, makikaya mo kung ano ang mga numero sa ipinapakita. (pareho, ang mga alaala at memorya ng password ay magkakaroon ng parehong impormasyon). Siyempre ang pulso na "bagong password" ay magagamit lamang kung naipasok mo na ang tamang password at binuksan ang lock. Sa lahat magkakaroon kami ng kapasidad sa pag-iimbak ng 2 Bytes o 16 bits !!

Hakbang 6: Paghahambing

Sa puntong ito mayroon kaming isang system na may kakayahang makatipid ng bawat numero na pinindot namin sa isang display pagkatapos sa isa pa, at pagkopya ng impormasyong iyon sa mga alaala ng password … kulang pa rin kami sa mahahalaga, ang Maghahambing … isang circuit na ihinahambing ang dalawa (ABCD) ng mga alaala sa pagpapakita kasama ang dalawa (ABCD) ng mga alaala sa password.. Muli, mayroon nang isang IC mula sa pamilya TTL na gumagawa ng lahat ng maruming trabaho, ngunit hindi ito magagamit sa aking lokal na elektronikong tindahan. Kaya nagtayo ako ng sarili ko. Upang maunawaan kung paano ko ito hinayaan tingnan ang talahanayan ng katotohanan na X a A] X 0 0] 0 0 1] 1 1 0] 1 1 1] 0 Pansinin na sa tuwing ang A at isang may parehong halaga, ang output ay mababa (0). Kaya't kung sila ay diferent magkakaroon kami ng 1 sa output. Nangangahulugan na sa isang XOR Gate maaari mong ihambing ang 2 piraso ng isa sa display memorya at ang iba pang memorya ng password. Batay sa naitayo ko ang sumusunod na circuit, tandaan na maaari mo itong buuin ng iyong sariling paraan, sanhi ng maraming paraan upang makapunta sa parehong sagot dito sa mga digital electronics. Ang circuit na ito ay tumatagal ng 8 piraso ng mga alaala sa pagpapakita (isang piraso bawat XOR, sanhi na ang iba pang pag-input ay dapat gamitin sa memorya ng password) at ang 8 piraso ng mga alaala ng password (ito ay isang 1 Byte kumpara). At maghahatid lamang ng isang output. kung at kung ang impormasyon sa parehong ipinapakitang alaala ay kapareho ng impormasyon sa mga alaala sa password, magkakaroon kami ng (0) mababang output. Sa madaling salita, kung magkakaiba ang impormasyon sa parehong mga hanay ng mga alaala, kahit na sa 1 bit, ang output ay magiging mataas (1).

Hakbang 7: Buksan / Isara

Sa wakas ang huling bahagi, halos tapos na tayo! Sa lalong madaling panahon enogh magagawa mong i-lock ang anumang aparato, o makuryente sa anumang bakod,, (Mangyaring huwag!) Ngayon, kukuha kami ng huling impormasyon, at makagambala ito sa isang pindutan ng push, kaya't kung may sinasadyang sinulat ang tamang password, buksan ang lock. (tinawag ko ang pindutang ito na "ipasok", talagang matalino, huh !,) At pagkatapos ng pindutan ng enter, darating ang RS latch, isang aparato na maaaring gawing 1 ang Q kung may 0 dito. R input, at i-save ito, at Q sa 1 kung mayroong isang 0 sa S input. Para sa karagdagang impormasyon sa trangka ng RS: https://en.wikipedia.org/wiki/D_flip_flop#SR_flip-flops Ikinonekta ko ang "Q" sa isang pulang pinangahulugang lock, o na ang kontroladong aparato ay OFF. At "Q" sa isang transistor na magbibigay ng relay na may kasalukuyang enogh upang i-on ito, i-ON ang kontroladong aparato. Ang "Q" ay nakakonekta sa isang pindutan ng push, (na tumawag ako ng bagong pindutan ng password para sa mga hindi kanais-nais na kadahilanan) upang kapag pinindot mo ang pindutan na ito isasara mo ang circuit sa pagitan ng Q´ at ang input ng orasan para sa memorya ng password. Kung ang Q´ ay Mababa (naka-lock ang system) walang magbabago sa memorya ng password kapag pinindot ang pindutan, ngunit kung ito ay Mataas (buksan ang system) na orasan ay isasaaktibo at ang mga alaala ng password ay kopyahin ang impormasyon sa mga alaala sa pagpapakita. (Binabago ang password). At nakakonekta ang isang risistor sa GND at sa isang pindutan ng itulak (lock button) at mula doon sa S input, kaya't tuwing pipindutin mo ito, iko-lock mo ang system. Sa gayon, habang makakabili ako ng isang RS flip flop para lamang sa hangaring ito, nakakuha pa rin ako ng isang JK ff na natira mula sa aking 7476. At, sanhi ng mga input na R at S na masalimuot, hindi namin kailangang magalala tungkol sa orasan. Kaya't kawad lamang ang mga bagay tulad ng ipinakita sa diagram (tulad ng ginawa ko.) Maging Carefull kapag ikinonekta mo ang relay sa AC, gumamit ng sapat na isolating tape.. Hindi mo nais ang isang maikling circuit kapag nagtatrabaho sa daan-daang volts! Matapos ang pagsasama-sama ng everithing … tapos na tayo sa wakas !!! Mangyaring huwag mag-atubiling magbigay ng puna sa anumang katanungan o magmungkahi, kung napansin mo ang anumang problema o pagkakamali huwag mag-alinlangan sa pag-aalis nito. Narito ako upang makatulong. Magandang lock, ibig sabihin, good luck sa lock na iyon.