Raqamli kombinatsiyali qulf!: 7 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:30

Men har doim elektron qulflar qanday ishlaydi deb hayron bo'lardim, shuning uchun men raqamli elektronika kursini tugatganimdan so'ng, men o'zimni qurishga qaror qildim. Va men sizga o'z uyingizni qurishda yordam beraman!

Siz uni 1v dan 400vgacha (yoki RELAYga bog'liq bo'lishi mumkin), DC yoki AC ga ulashingiz mumkin, shuning uchun siz uni boshqa kontaktlarning zanglashiga yoki devorni elektrlashtirish uchun ishlatishingiz mumkin !! (iltimos, buni sinab ko'rmang, bu juda xavflidir) … Men kichik christmas daraxtini chiqishga uladim (110v), chunki men bayramni bezatishni laboratoriyamdan olib tashlamagan edim, shuning uchun men proyektni tugatganimda edi.

Bu erda tugallangan tizimning rasmlari va video ham bor, shuning uchun siz uning ishini ko'rishingiz mumkin.

1 -qadam: Bu qanday ishlaydi?

Birinchidan, men nimani qayta ishlash kerakligini o'ylab ko'rdim. Shunday qilib, men ushbu diagramani proyektning har bir qismini qurishda menga yo'l ko'rsatadigan xarita sifatida chizdim. Bu qanday ishlashi haqida qisqacha ma'lumot.

• Birinchidan, bizga 10 ta kirishni (0-9) 4 ta chiqish BCD (Ikkilik kodli o'nlik) kodini va boshqa tugma bosilganda bizga xabar beradigan kodni hal qilish uchun elektron kerak.
• Keyin biz ikkita 7 segmentli displeylarning to'g'ri ishlashi uchun sxemani tuzishimiz kerak, BCD raqami uchun 4 ta kirish va, albatta, displeylarimiz uchun 7 ta chiqish, (men IC 74LS47 dan foydalanganman)
• Keyin har bir bosilgan raqamni saqlash va displeylar o'rtasida o'tish uchun elektron
• Parol uchun ichki xotira
• Qulfimizning o'chog'i, taqqoslagich (uning 8 biti, chunki displeyda har bir raqamda 4 bit bor, ya'ni agar siz 4 xonali qulfni o'rnatmoqchi bo'lsangiz, ikkitasini bir -biriga bog'lab qo'yishingiz kerak bo'ladi.) agar bizda displeylardagi raqamlar ichki xotiralarda saqlangan parol bilan bir xil bo'lsa.
• Va nihoyat, Ochish yoki Yopish signalini noma'lum vaqt davomida ushlab turadigan sxema va, albatta, chiqish (bu sizning qulfingiz bilan boshqarishni xohlagan narsangiz).

2 -qadam: materiallar

Mana sizga kerak bo'lgan hamma narsa. ESLATMA: Men materiallarning ko'pini eski videomagnitafon taxtasidan oldim, shuning uchun ular "bepul" bo'lib, bu proyektni chindan ham arzon qilishdi. Hammasi bo'lib men taxminan 13 dll sarfladim (ICning ko'p qismi 76 cnts, D-ffdan tashqari (taxminan 1.15), chunki menda IC yo'q edi, lekin siz ularni kelajakdagi proyektlar uchun saqlashingiz mumkin, ular katta sarmoya. Komponentlar:

• Bir tomonlama ulanish uchun ko'plab diodlar (taxminan 20).
• Bitta NPN tranzistorli (o'rni rulini etarli oqim bilan oziqlantirish uchun)
• Bitta o'rni (ulangan qurilmani boshqarish uchun)
• Bitta qizil LED (tizim qulflanganligini ko'rsatish uchun)
• 14 ta tugma
• Ko'p qarshilik (qarshilikning ahamiyati yo'q, faqat IC pimlarini 1 yoki 0 [+ yoki -] ga qo'ying)
• 7 segmentli ikkita displey.
• Ko'p sim !!

Integral sxemalar:

• DCDni BCD va taqqoslagichni qurish uchun ikkita 7432 (OR GATE)
• Taqqoslashchining ikkita 7486 (XOR GATS) ruhi.
• Ikki 7447 displey haydovchi
• To'rtta 74175 (4 D-FF) har biri 4 bitni ushlab turadigan xotira.
• Displeyni tanlash uchun OPEN CLOSE signalini ushlab turish uchun bitta 7476 (2 JK-FF).
• Bitta 7404 (eshik emas) displeyni tanlash uchun soat pulsini teskari aylantiradi. (siz NPN tranzistorli insteddan foydalanishingiz mumkin, chunki sizga faqat bitta eshik kerak (ic 6 ga ega).

Asboblar:

• 3 ta protokollar (https://en.wikipedia.org/wiki/Breadboard)
• Pense
• Exacto pichog'i
• 5V DC quvvat manbai (kontaktlarning zanglashiga olib keladi)
• 12V shahar quvvat manbai (o'rni lasanini oziqlantiradi)
• 120V AC quvvat manbai (qurilmani chiqishda oziqlantiradi)

QAYD: Men taxminan 8 fut sim ishlatardim va bu borada qimmatbaho protobardli sim sotib olishda siz 3 fut ethernet kabelini sotib olishingiz mumkin edi, siz 8 ta yoki 9 ta simga ega bo'lasiz, ularning har biri boshqa rangga ega. Uzunligi 3 fut. (men aynan shunday qilyapman, chunki oddiy protobor sim bir dollar uchun 10 futni tashkil qiladi. Lekin bir dollar uchun 3,3 fut ethernet kabeli bo'lishi mumkin, shuning uchun siz taxminan 27-30 futni topasiz!

3 -qadam: Dekabrdan BCDgacha

Birinchi qadam - kirish tizimini yaratish, shuning uchun siz qulf bilan aloqa o'rnatishingiz mumkin. Men ikkita asosiy maqsadga erishish uchun quyidagi sxemani tuzdim.

• (0-9) dan 10 ta raqamdan birini BCD (ikkilik) analogiga aylantiring. (Aslida, bu maqsadda IC mavjud, lekin men mahalliy elektron do'konimga borganimda u zaxirada bo'lmagan.) siz o'zingizni ko'p vaqt va muammolardan qutqarasiz, lekin menimcha, bu yanada qiziqarli)
• Tugma bosilganda aniqlash imkoniyatiga ega bo'lish.

Birinchi muammoni hal qilish uchun, biz har bir tugmani bosganimizda qaysi chiqish (ABCD) yuqori (1) bo'lishini bilish uchun ushbu haqiqat jadvalini ko'rib chiqishimiz kerak. 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 Endi bu erda men Digitallar haqida yaxshi ko'rgan narsamdan foydalanaman … Bir narsani qilishning ko'p usullari bor …. Xuddi matematikaga o'xshab, siz 3 ga 1+2 qo'shishingiz yoki 4-1 yoki 3^1ni ajratishingiz mumkin. Boshqacha qilib aytganda, siz bir xil maqsadga erishish uchun turli xil sxemalarni qura olasiz, bu bizning hozirgi vazifamizni osonlashtiradi. Men bu sxemani ishlab chiqdim, chunki u bir nechta IC ishlatadi deb o'yladim, lekin siz o'zingiznikini loyihalashtira olasiz! Men bilaman, ba'zilari nima uchun men juda ko'p diod ishlatganimni tushunishga harakat qilib, boshlarini qashishdi, mana bu javob … Diodlar bir tomonlama ulanish kabi ishlaydi, shuning uchun agar mening zanjirimga ulangan bo'lsa, 1) kuchlanish "ijobiy tomonida" u tokni uzatadi, shuning uchun biz boshqa tomonda ham kuchlanishga ega bo'lamiz, lekin agar manfiy yoki yo'q kuchlanish (0) bo'lsa, u o'zini ochiq zanjir sifatida tutadi. Keling, ushbu diodlarning xatti -harakatlarini tekshirib, birinchi diodli anodni (+) "E" deb, ikkinchi diodli anodni "F" deb ataymiz va ularning ulanadigan katodlari "X" bo'ladi. EF] X 0 0] 0 0 1] 1 1 0] 1 1 1] 1 Ko'ryapsizmi, bizda xuddi OR GATE kabi, xuddi shunday xatti -harakatlar bor, keyin nima uchun faqat diodlardan foydalanmaslik kerak, shunda siz yanada yaxlitroq saqlaysiz. Zanjirlar va pul?… Xo'sh, javob oddiy va siz buni hisobga olishingiz kerak, har bir diodda kuchlanish pasayadi. Odatda bu taxminan 0,65 V. Nima sababdan? Chunki har bir diod o'z anod va katod bo'ylab kamida 0,6 V kuchlanishli bo'lishni talab qiladi, shuning uchun u o'tkazishni boshlashi mumkin, boshqacha aytganda, siz ulangan har bir diod va uning ishlashi uchun 0,65 V kuchsiz bo'ladi … Agar biz faqat LEDlarni yoqadigan bo'lsak, bu katta muammo bo'lmaydi, lekin biz TTL IC bilan ishlaymiz, demak, biz kamida 2 V dan ortiq kuchga muhtojmiz. Va biz 5 v dan boshlaganimizdek. bizning davrimizda muvaffaqiyatsizlikka olib keladi (integrallashgan sxema 0v dan 2v dan kam farq qila olmaydi …) Shuning uchun men har bir kirishda 2 tadan ortiq diod ishlatmaganman … QAYD: GND ga ulangan rezistorni ulashingiz kerak. Har bir YO'Q darvozasi kirishi … Ikkinchi muammoni hal qilish uchun men har bir ABCD va 0 ga diod qo'shdim va ularni bir -biriga uladim, shuning uchun ularning har biri 1 bo'lsa, sizda "Press" (P) da 1 bo'ladi. Qolgan narsa - bu sizning taxtangizga o'rnatish, yoki agar siz ko'proq joyni tejashni xohlasangiz, men kabi qila olasiz va qurilish qog'ozida bir nechta teshiklarni burab, diodlarni lehimlab, u yerdagi tugmachalarni bosasiz … Agar kerak bo'lsa Logic Geyts haqida ko'proq ma'lumot: https://www.allaboutcircuits.com/vol_4/chpt_3/1.html Agar sizga diodlar haqida qo'shimcha ma'lumot kerak bo'lsa:

4 -qadam: Ko'rsatadi

Bu qadamlarning eng osonlaridan biri, biz yetti segmentli displeyni boshqarish uchun ABCD kirishini dekodlashimiz kerak … Yaxshiyamki, bizda hamma mantiq, vaqt va makonni tejaydigan yaxlit sxema mavjud.

Agar siz umumiy anodli displeydan foydalanayotgan bo'lsangiz, sizga 7447 kerak bo'ladi.

Agar siz umumiy katodli displeydan foydalanayotgan bo'lsangiz, sizga 7448 kerak bo'ladi.

Kabellar bir xil, shuning uchun siz mening sxemamdan foydalanishingiz mumkin.

Har bir IC uchun ABCD kirishlari har bir xotiraning chiqishidan kelib chiqadi (biz keyingi bosqichda xotiralarni ko'rib chiqamiz)

5 -qadam: Xotira

Bu biz kombinatsion mantiqdan maxfiy mantiqqa o'zgarganimizda … 4 bitli (ABCD) xotirani yaratish uchun bizga har bir bit uchun D-Flip Flop kerak, 74175 da esa ulardan 4 tasi bor. Har bir raqam ABCDda ko'rsatilganligini unutmang, shuning uchun har bir 74175 bitta raqamni saqlashi mumkin. D-flipflop qanday ishlashi va ma'lumotlarni qanday saqlashi haqida qo'shimcha ma'lumot olish uchun: https://en.wikipedia.org/wiki/D_flip_flop#D_flip-flop Dastlabki ikkita xotirani kiritish (Ma'lumot "D") biz birinchi bosqichda qurgan DCDdan BCD koderiga DECdan keladi. Xo'sh, bizda har kim saqlaydigan ma'lumotlar bor, lekin ular qachon saqlaydilar? Albatta, biri birinchi bosilgan raqamni, ikkinchisi ikkinchi bosilgan raqamni saqlaydi … Xo'sh, qanday qilib bu effektga erishamiz? Boshqa turdagi FF (flip flop) JK bilan, agar J va K kirishlari yuqori bo'lsa, u chiqish holatini uning to'ldiruvchisiga o'zgartiradi (inkor qilish), boshqacha qilib aytganda, bizda "Q" 1 bo'ladi. keyin 0 keyin yana 1, keyin 0 va boshqalar. Bu Q va Q - bu xotiralar uchun soat (bu qachon yangi ma'lumotlarni saqlash kerakligini aytadi.) Bu o'zgarish qachon amalga oshirilishini aniqlaydigan puls "P" har qanday raqamni bosganingizda yuqori bo'ladi, lekin ma'lumotni o'z vaqtida saqlang, aksincha bizga kerak bo'ladi, shuning uchun biz NOT GATEdan foydalanamiz. Boshqacha qilib aytganda, biz tugmachani bosganimizda, jk ff o'z chiqishini o'zgartiradi, birinchi xotirani yoqadi, shunda u ma'lumotlarni saqlaydi, keyin biz yana bosamiz va birinchi xotira yozish holati o'chadi, lekin ikkinchi xotira. yangi ma'lumotlarni saqlaydi! Shu nuqtada men ikkala xotirani (ABCD) 0 ga qaytaradigan va displey tanlovini (jk ff) birinchi xotiraga qaytaradigan reset tugmasini qo'shdim. JK FF haqida qo'shimcha ma'lumot olish uchun: https://en.wikipedia.org/wiki/D_flip_flop#JK_flip-flop … nega menga to'rtta 74175 kerak deb aytdim? Xo'sh, parolni saqlash uchun !! Parolni rezistorlar bilan GND yoki Vcc ga o'rnatish mumkin bo'lsa -da, bu sizning parolingizni statik holga keltiradi va agar siz PCB -da qulflangan bo'lsangiz, uni o'zgartirib bo'lmaydi. Shunday qilib, xotira yordamida siz parolni saqlashingiz va xohlagancha o'zgartirishingiz mumkin. Kirish bizning displey xotiramizning chiqishlari bo'ladi, shuning uchun musbat puls ularning soatiga yetganda, siz displeyda qanday raqamlar bo'lmasin, ularni boshqarasiz. (ikkalasi ham xotiralar va parol xotiralari bir xil ma'lumotga ega bo'ladi). Albatta, "yangi parol" zarbasi faqat to'g'ri parolni kiritganingizda va qulfni ochganingizda mavjud bo'ladi. Umuman olganda, bizda 2 bayt yoki 16 bitlik saqlash hajmi bo'ladi !!

6 -qadam: solishtirish

Bu vaqtda biz bosgan har bir raqamni bir displeyda, ikkinchisida saqlashga va bu ma'lumotni parol xotiralariga ko'chirishga qodir tizimga ega bo'ldik … bizda hali ham asosiy, taqqoslovchi yo'q … ikkisini solishtiradigan bitta elektron (ABCD)) parollar xotirasining ikkitasi (ABCD) bilan ekran xotiralari.. Shunga qaramay, TTL oilasidan IC har qanday iflos ishni bajaradi, lekin u mening mahalliy elektron do'konimda mavjud emas edi. Shunday qilib, men o'z uyimni qurdim. Qanday qilganimni tushunish uchun XOR haqiqat jadvalini ko'rib chiqaylik A a] X 0 0] 0 0 1] 1 1 0] 1 1 1] 0 E'tibor bering, A va a har doim bir xil qiymatga ega bo'lsa, chiqish past bo'ladi (0). Shunday qilib, agar ular boshqacha bo'lsa, biz chiqishda 1 ga ega bo'lamiz. Ya'ni, bitta XOR Gate bilan siz 2 bitli displey xotirasini, ikkinchisini esa parol xotirasini solishtirishingiz mumkin. Shunga asoslanib, men quyidagi sxemani qurdim, shuni esda tutingki, siz buni o'zingiz qilishingiz mumkin, chunki raqamli elektronikada bir xil javob olishning ko'plab usullari mavjud. Bu sxema displey xotirasining 8 bitini oladi (har bir XOR uchun bir bit, chunki boshqa kirish parol xotirasi bilan ishlatilishi kerak) va 8 bitli parol xotiralari (1 baytli taqqoslagich). Va faqat bitta chiqishni beradi. agar va har ikkala displey xotirasidagi ma'lumotlar parol xotirasidagi ma'lumotlar bilan bir xil bo'lsa, bizda (0) past chiqish bo'ladi. Boshqacha qilib aytadigan bo'lsak, har ikkala xotira to'plamidagi ma'lumotlar, hatto 1 bitda ham farq qilsa, chiqish yuqori bo'ladi (1).

7 -qadam: Ochish/yopish

Nihoyat, oxirgi qism, biz deyarli tugadik! Tez orada siz har qanday qurilmani qulflashingiz yoki biron bir devorni elektrlashtirishingiz mumkin bo'ladi, (Iltimos, qilmang!) Endi biz oxirgi ma'lumotni olamiz va uni tugma bilan to'xtatamiz, agar kimdir tasodifan to'g'ri parolni yozsa, qulf ochilmaydi. (men bu tugmani "kiritish" deb ataganman, chindan ham aqlli, a! R kiriting va saqlang va agar S kirishda 0 bo'lsa Q dan 1gacha. RS latch haqida qo'shimcha ma'lumot olish uchun: https://en.wikipedia.org/wiki/D_flip_flop#SR_flip-flops Men "Q" ni qizil chiroqli qizil qulfga uladim yoki boshqariladigan qurilma O'chirilgan. Va "Q´" - bu nazorat qilish moslamasini yoqish uchun o'rni uni aylantirish uchun enog oqimi bilan ta'minlaydigan tranzistorga. "Q´" tugmachasiga ulangan edi (men buni sabablarga ko'ra yangi parol tugmachasi deb ataganman), shuning uchun siz bu tugmani bosganingizda, Q 'va parol xotirasi uchun soat kiritilishi o'rtasidagi kontaktni yopasiz. Agar Q´ past bo'lsa (tizim qulflangan bo'lsa), tugma bosilganda parol xotirasida hech narsa o'zgarmaydi, lekin agar u yuqori bo'lsa (tizim ochiq) soat faollashadi va parol xotiralari displey xotirasidagi ma'lumotlarni ko'chiradi. parol). Va qarshilikni GND va tugmachaga (qulflash tugmachasi) va u erdan S kirishiga ulangan, shuning uchun uni bosganingizda tizim qulflanadi. Xo'sh, men faqat shu maqsadda RS -flip -flop sotib olgan bo'lsam -da, menda 7476 -dan hali ham bitta JK ff qoldi. Va R va S kirishlar bir xil emasligi uchun biz soat haqida qayg'urmasligimiz kerak. Diagrammada ko'rsatilgandek simlarni ulang (men qilganimdek). O'rnimizni ACga ulashda ehtiyot bo'ling, etarlicha izolyatsion lentadan foydalaning. Yuzlab voltli ishlayotganda siz qisqa tutashuvni xohlamaysiz! Birgalikda uchrashganimizdan so'ng … biz nihoyat tugatdik !!! Iltimos, biron bir savol yoki taklifni bildiring, agar biron bir muammo yoki xatoni sezsangiz, uni hal qilishda shubha qilmang. Men yordam berish uchun shu yerdaman. Yaxshi qulf, demoqchimanki, bu qulfga omad.