Kunci Kombinasi Digital!: 7 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:59

Saya selalu bertanya-tanya bagaimana cara kerja kunci elektronik, jadi setelah saya menyelesaikan kursus elektronik digital dasar, saya memutuskan untuk membuatnya sendiri. Dan saya akan membantu Anda membangunnya sendiri!

Anda dapat menghubungkannya ke apa pun dari 1v hingga 400v (atau mungkin lebih tergantung pada RELAY), DC atau AC, sehingga Anda dapat menggunakannya untuk mengontrol sirkuit lain, atau bahkan untuk menggemparkan pagar!! (tolong jangan coba itu, sangat berbahaya)… Saya menghubungkan pohon natal mini ke output (110v) karena saya belum mengambil dekorasi hari raya dari lab saya, jadi itu ada pada saat saya menyelesaikan proyek.

Berikut adalah beberapa gambar dari Sistem yang telah selesai, dan juga video, sehingga Anda dapat melihatnya bekerja.

Langkah 1: Bagaimana Cara Kerjanya?

Pertama saya pikir dalam apa yang dibutuhkan untuk diproses dan bagaimana. Jadi saya menggambar diagram ini sebagai peta untuk memandu saya saat saya membangun setiap bagian dari proyek. Berikut ringkasan cara kerjanya.

• Pertama kita membutuhkan sebuah sirkuit untuk memecahkan kode 10 input yang mungkin (0-9) ke 4 output BCD (Binary Coded Decimal), dan output lain yang memberi tahu kita ketika tombol apa pun ditekan.
• Kemudian kita perlu membangun rangkaian agar dua display 7-segmen kita berfungsi dengan baik, dengan 4 input untuk nomor BCD dan tentu saja 7 out untuk display kita, (saya menggunakan IC 74LS47)
• Kemudian sirkuit untuk menyimpan setiap nomor yang ditekan dan beralih di antara tampilan
• Serta memori internal untuk kata sandi kami
• Dan, inti dari kunci kami, komparator (8 bitnya karena ada 4 bit per digit di layar, artinya jika Anda ingin melakukan kunci 4 digit, Anda memerlukan dua yang terhubung bersama.) Ini akan memberi tahu kami jika nomor di layar sama dengan kata sandi yang disimpan di memori internal.
• Dan akhirnya sirkuit untuk menjaga sinyal OPEN atau CLOSE untuk waktu yang tidak ditentukan, dan tentu saja output (apa pun yang ingin Anda kendalikan dengan kunci Anda)

Langkah 2: Bahan

Inilah semua yang Anda perlukan. CATATAN: Saya mengambil sebagian besar bahan dari papan VCR lama, jadi mereka "gratis" membuat proyek ini sangat murah. Total saya menghabiskan sekitar 13 dll (sebagian besar IC berharga 76 cnts, kecuali untuk D-ff (sekitar 1,15) karena saya tidak memiliki IC, tetapi Anda dapat menyimpannya untuk proyek masa depan, itu adalah investasi yang bagus.

• Banyak Dioda (sekitar 20) untuk membuat koneksi satu arah.
• Satu transistor NPN (untuk memberi makan Relay Coil dengan arus yang cukup)
• Satu Relay (untuk mengontrol perangkat yang terhubung)
• Satu LED merah (untuk menunjukkan saat sistem TERKUNCI)
• 14 tombol tekan
• Banyak resistor (tidak masalah resistansi, itu hanya untuk mengatur pin IC ke 1 atau 0[+ atau -])
• Dua Tampilan 7-segmen.
• Banyak kawat!!

Sirkuit terintegrasi:

• Dua 7432(ATAU GERBANG) untuk membangun DEC ke BCD dan komparator
• Dua 7486(XOR GATES) jiwa komparator.
• Dua driver Tampilan 7447
• Empat 74175(4 D-FF) masing-masing adalah memori yang mampu menampung 4 bit.
• Satu 7476(2 JK-FF) untuk selektor tampilan dan untuk menahan sinyal OPEN CLOSE.
• Satu 7404 (BUKAN GERBANG) membalikkan pulsa jam untuk pemilih tampilan. (Anda bisa menggunakan transistor NPN insted, karena Anda hanya perlu satu gerbang (ic memiliki 6).

Peralatan:

• 3 Protoboard (https://en.wikipedia.org/wiki/Breadboard)
• Tang
• Pisau Tepat
• Catu daya 5V DC (sirkuit umpan)
• Catu daya 12V DC (memberi makan koil relai)
• Catu Daya AC 120V (memberi makan perangkat pada output)

CATATAN: Saya menggunakan kabel sekitar 8 kaki, dan saran tentang ini, alih-alih membeli kabel protoboard yang mahal, Anda dapat membeli kabel ethernet 3 kaki, melepasnya, dan Anda akan memiliki 8 atau 9 kabel, masing-masing dengan warna dan 3 kaki panjangnya. (itulah tepatnya yang saya lakukan, karena kabel protoboard normal adalah sekitar 10 kaki per dolar. Tapi untuk uang Anda bisa 3,3 kaki kabel ethernet, jadi Anda akan mendapatkan sekitar 27-30 kaki!

Langkah 3: Des ke BCD

Langkah pertama adalah membangun sistem input, sehingga Anda dapat berkomunikasi dengan kunci Anda. Saya telah merancang sirkuit berikut untuk mencapai dua tujuan utama.

• Ubah salah satu dari 10 angka dari (0-9) menjadi pasangan BCD (biner). (Sebenarnya, ada IC untuk tujuan ini, tetapi tidak tersedia saat saya pergi ke toko elektronik lokal saya. itu Anda akan menghemat banyak waktu dan masalah, tetapi saya pikir lebih menyenangkan dengan cara ini)
• Mampu mendeteksi setiap kali tombol ditekan.

Untuk mengatasi masalah pertama, kita harus melihat tabel kebenaran ini untuk mengetahui output (ABCD) mana yang akan tinggi (1) ketika kita menekan setiap tombol. 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 di sinilah sesuatu yang saya sukai tentang Digitals digunakan… Ada banyak cara untuk melakukan satu hal…. Sama seperti matematika, Anda bisa mendapatkan 3 dengan menambahkan 1+2, atau mengurangi 4-1, atau 3^1…. Dengan kata lain, Anda bisa membangun banyak sirkuit yang berbeda untuk mencapai tujuan yang sama, ini adalah sesuatu yang membuat tugas kita saat ini lebih mudah. Saya merancang sirkuit ini karena saya pikir itu menggunakan beberapa IC, tetapi Anda dapat mendesain sendiri! Sekarang, saya tahu beberapa mungkin menggaruk-garuk kepala mencoba mencari tahu mengapa saya menggunakan begitu banyak dioda, nah inilah jawabannya … Dioda bekerja seperti koneksi satu arah, jadi dalam pasangan terhubung seperti di sirkuit saya, jika ada (1) tegangan pada "sisi positifnya" itu akan menghasilkan arus, jadi kita akan memiliki tegangan di sisi lain juga, tetapi jika ada tegangan negatif, atau tidak ada (0) itu akan berperilaku sebagai rangkaian terbuka. Mari kita periksa perilaku dioda ini, panggil anoda dioda pertama (+) "E", dan anoda dioda kedua "F" dan outputnya adalah katoda yang terhubung "X". EF] X 0 0] 0 0 1] 1 1 0] 1 1 1] 1 Anda dapat melihat kami memiliki perilaku yang sama persis dari OR GATE, dan kemudian, Mengapa tidak menggunakan dioda saja, dengan cara itu Anda akan lebih menghemat Terintegrasi Sirkuit, dan uang?…Jawabannya sederhana, dan Anda harus benar-benar mempertimbangkannya, TEGANGAN TURUN di SETIAP DIODA. Ini biasanya sekitar 0.65V. Mengapa demikian? Karena setiap dioda membutuhkan setidaknya 0,6 V melintasi anoda dan katodanya untuk membuat persimpangannya menjadi dekat, sehingga dapat mulai menghantarkan. I Dengan kata lain, untuk setiap dioda yang Anda sambungkan dan bekerja pada saat yang sama, Anda akan kehilangan 0,65 V… itu tidak akan menjadi masalah besar jika kami hanya menyalakan led, tetapi kami bekerja dengan IC TTL, itu berarti kami membutuhkan setidaknya lebih dari 2 V. Dan karena kami memulai dengan 5 v. Itu berarti menghubungkan 5 dioda akan menyebabkan kegagalan di sirkuit kami (sirkuit terintegrasi tidak akan dapat membedakan antara 0v dan kurang dari 2v…) Itu sebabnya saya tidak pernah menggunakan lebih dari 2 dioda di setiap input… CATATAN: Anda harus menghubungkan resistor yang terhubung ke GND di setiap input Gerbang ATAU… Untuk menyelesaikan masalah kedua, saya baru saja menambahkan dioda ke setiap ABCD, dan 0, dan menghubungkannya bersama-sama, jadi setiap kali salah satunya adalah 1, Anda akan memiliki 1 pada "Tekan"(P). Sekarang yang tersisa adalah membuatnya di papan tempat memotong roti Anda, atau jika Anda ingin menghemat lebih banyak ruang, Anda dapat melakukan seperti yang saya lakukan, dan mengebor beberapa lubang di kertas konstruksi dan menyolder dioda dan menekan tombol di sana… Jika Anda perlu beberapa informasi lebih lanjut tentang Gerbang Logika: https://www.allaboutcircuits.com/vol_4/chpt_3/1.html Jika Anda memerlukan informasi lebih lanjut tentang dioda:

Langkah 4: Menampilkan

Langkah ini adalah salah satu yang paling mudah, kita hanya perlu memecahkan kode input ABCD untuk menggerakkan tampilan tujuh segmen…Dan untungnya sudah ada sirkuit terpadu yang akan menyelamatkan kita semua logika, waktu dan ruang.

Jika Anda menggunakan tampilan Common Anode maka Anda memerlukan 7447.

Jika Anda menggunakan tampilan Common Cathode maka Anda memerlukan 7448.

Kabelnya sama, jadi Anda bisa menggunakan skema saya.

Input ABCD untuk setiap IC berasal dari setiap output memori (kita akan meninjau memori pada langkah berikutnya)

Langkah 5: Memori

Inilah yang kita ubah dari logika kombinasional, ke logika secuencial… Untuk membuat memori 4 bit (ABCD) kita hanya membutuhkan D-Flip Flop untuk setiap bit, dan di 74175 kita memiliki 4 di antaranya. Ingat setiap nomor diwakili dalam ABCD, sehingga setiap 74175 dapat menyimpan satu nomor. Untuk informasi lebih lanjut tentang bagaimana D-flipflop bekerja, dan bagaimana menyimpan informasi,: https://en.wikipedia.org/wiki/D_flip_flop#D_flip-flop Input dari dua memori pertama (Data "D") berasal dari DEC ke BCD coder yang kami buat pada langkah pertama. Kami memiliki informasi yang akan disimpan masing-masing, tetapi, kapan mereka akan menyimpannya? Tentu saja, satu akan menyimpan nomor yang ditekan pertama dan yang lainnya nomor yang ditekan kedua… Jadi, bagaimana kita mendapatkan efek ini? Nah dengan jenis lain dari FF (flip flop) JK, ketika input J dan K keduanya tinggi, itu akan mengubah status output menjadi komplemennya (negasi), dengan kata lain, kita akan memiliki "Q" 1, lalu 0 lalu 1 lagi, lalu 0 dan seterusnya. Q dan Q´ ini adalah jam untuk memori (apa yang akan memberi tahu mereka kapan harus menyimpan data baru.) Pulsa yang akan menentukan kapan perubahan ini dilakukan adalah "P" yang tinggi setiap kali Anda menekan angka apa pun, tetapi untuk menyimpan informasi tepat waktu, kita akan membutuhkan yang sebaliknya, jadi di sinilah kita menggunakan NOT GATE. Dengan kata lain, begitu kita menekan tombol, jk ff akan mengubah outputnya, nyalakan memori pertama, sehingga akan menyimpan data, lalu kita tekan lagi dan status perekaman memori pertama akan mati, tetapi memori kedua akan menyimpan data baru! Saya menambahkan pada titik ini tombol reset yang akan mengubah kedua memori (ABCD) kembali ke 0, dan akan mengembalikan pemilih tampilan (jk ff) ke memori pertama. Untuk informasi lebih lanjut tentang JK FF: https://en.wikipedia.org/wiki/D_flip_flop#JK_flip-flop Sekarang… kenapa saya bilang kita butuh empat 74175? Nah untuk menyimpan password!! Meskipun mungkin hanya untuk mengatur kata sandi dengan resistor ke GND atau Vcc, itu akan membuat kata sandi Anda statis, dan tidak mungkin diubah jika Anda menyelesaikan kunci di PCB. Jadi, dengan memori, Anda dapat menyimpan kata sandi, dan mengubahnya sebanyak yang Anda inginkan. Input akan menjadi output dari memori tampilan kami, jadi ketika pulsa positif mencapai jamnya, Anda akan mengatasi angka apa pun yang ada di layar. (keduanya, memori dan memori kata sandi akan memiliki informasi yang sama). Tentu saja pulsa "kata sandi baru" hanya akan tersedia jika Anda telah memasukkan kata sandi yang benar dan membuka kuncinya. Secara keseluruhan kita akan memiliki kapasitas penyimpanan 2 Bytes atau 16 bit!!

Langkah 6: Membandingkan

Pada titik ini kami memiliki sistem yang mampu menyimpan setiap nomor yang kami tekan dalam satu tampilan lalu yang lain, dan menyalin informasi itu ke memori kata sandi … kami masih kekurangan yang penting, Pembanding … satu sirkuit yang akan membandingkan keduanya (ABCD) dari memori tampilan dengan dua (ABCD) dari memori kata sandi.. Sekali lagi, sudah ada IC dari keluarga TTL yang melakukan semua pekerjaan kotor, tetapi tidak tersedia di toko elektronik lokal saya. Jadi saya membangun sendiri. Untuk memahami bagaimana saya melakukannya mari kita lihat tabel kebenaran XOR A a] X 0 0] 0 0 1] 1 1 0] 1 1 1] 0 Perhatikan bahwa setiap kali A dan a memiliki nilai yang sama, outputnya rendah (0). Jadi jika mereka berbeda kita akan memiliki 1 pada output. Artinya dengan satu Gerbang XOR Anda dapat membandingkan 2 bit salah satu memori tampilan dan memori kata sandi lainnya. Berdasarkan itu saya membangun rangkaian berikut, ingatlah bahwa Anda dapat membangunnya dengan cara Anda sendiri, karena ada banyak cara untuk mendapatkan jawaban yang sama di sini dalam elektronik digital. Sirkuit ini mengambil 8 bit memori tampilan (satu bit per XOR, karena input lain harus digunakan dengan memori sandi) dan 8 bit memori sandi (pembanding 1 Byte). Dan akan memberikan hanya satu output. jika dan hanya jika informasi pada kedua memori tampilan sama dengan informasi dalam memori kata sandi, kita akan memiliki output (0) yang rendah. Dengan kata lain, jika informasi pada kedua set memori berbeda, bahkan pada 1 bit, outputnya akan tinggi (1).

Langkah 7: Buka/Tutup

Akhirnya bagian terakhir, kita hampir selesai! Segera Anda akan dapat mengunci perangkat apa pun, atau menyetrum pagar apa pun,, (Tolong jangan!) Sekarang, kami akan mengambil sedikit informasi terakhir, dan menghentikannya dengan menekan tombol, jadi jika seseorang secara tidak sengaja menulis kata sandi yang benar, kuncinya tidak bisa dibuka.(saya sebut tombol ini "enter", pinter banget ya!,) Dan setelah tombol enter, akan muncul gerendel RS, salah satu alat yang bisa mengubah Q´ menjadi 1 jika ada 0 di nya R input, dan simpan, dan Q ke 1 jika ada 0 di input S. Untuk informasi lebih lanjut tentang kait RS: https://en.wikipedia.org/wiki/D_flip_flop#SR_flip-flops Saya menghubungkan "Q" ke kunci makna led merah, atau perangkat yang dikontrol MATI. Dan "Q´" ke transistor yang akan memberi relai arus yang cukup untuk menghidupkannya, menyalakan perangkat yang dikontrol. "Q´" terhubung ke tombol tekan, (yang saya sebut tombol kata sandi baru karena alasan yang tidak jelas) sehingga ketika Anda menekan tombol itu, Anda akan menutup sirkuit antara Q´ dan input jam untuk memori kata sandi. Jika Q´ Rendah (sistem terkunci) tidak ada yang akan berubah dalam memori kata sandi saat tombol ditekan, tetapi jika Tinggi (sistem Terbuka) jam akan diaktifkan dan ingatan kata sandi akan menyalin informasi pada memori tampilan.(mengubah kata sandi). Dan menghubungkan resistor ke GND dan ke tombol tekan (tombol kunci) dan dari sana ke input S, jadi setiap kali Anda menekannya, Anda akan mengunci sistem. Yah, sementara saya bisa membeli RS flip flop hanya untuk tujuan ini, saya masih punya satu JK ff tersisa dari 7476 saya. Dan, karena input R dan S tidak sinkron, kita tidak perlu khawatir tentang jam. Jadi hanya kawat hal-hal seperti yang ditunjukkan pada diagram (seperti yang saya lakukan.) Hati-hati ketika Anda menghubungkan relai ke AC, gunakan pita isolasi yang cukup.. Anda tidak ingin korsleting saat bekerja dengan ratusan volt! Setelah menghubungkan semuanya bersama…akhirnya kita selesai!!! Jangan ragu untuk mengomentari pertanyaan atau saran apa pun, jika Anda melihat ada masalah atau kesalahan, jangan ragu untuk mengutarakannya. Saya di sini untuk membantu. Kunci yang bagus, maksudku, semoga berhasil dengan kunci itu.