Թվային համակցման կողպեք. 7 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:53

Ես միշտ մտածել եմ, թե ինչպես էին աշխատում էլեկտրոնային կողպեքները, այնպես որ, երբ ավարտեցի թվային էլեկտրոնիկայի հիմնական դասընթացը, որոշեցի ինքս պատրաստել: Եվ ես կօգնեմ ձեզ կառուցել ձեր սեփականը:

Դուք կարող եք այն միացնել 1v- ից մինչև 400v (կամ գուցե ավելին, որը կախված է RELAY- ից), DC կամ AC, այնպես որ կարող եք օգտագործել այն մեկ այլ միացում կառավարելու կամ նույնիսկ ցանկապատը էլեկտրակայելու համար: (խնդրում եմ դա մի փորձեք, իսկապես վտանգավոր է)… Ես միացրեցի մի փոքրիկ սուրբ տոնածառ (110v), որովհետև ես չէի հանել տոների դեկորացիան իմ լաբորատորիայից, ուստի այն մոտ էր, երբ ես ավարտեցի նախագիծը:

Ահա պատրաստի համակարգի որոշ նկարներ, ինչպես նաև տեսանյութ, այնպես որ կարող եք տեսնել, թե ինչպես է այն աշխատում:

Քայլ 1: Ինչպե՞ս է այն աշխատում:

Սկզբում ես մտածեցի, թե ինչ է անհրաժեշտ մշակել և ինչպես: Այսպիսով, ես գծեցի այս դիագրամը որպես քարտեզ, որն ինձ կառաջնորդի պրոյեկտի յուրաքանչյուր մաս կառուցելիս: Ահա մի ամփոփում, թե ինչպես է այն աշխատում:

• Նախ մեզ անհրաժեշտ է մի շրջան, որը կարող է վերծանել 10 հնարավոր մուտքագրումները (0-9) իր 4 ելքային BCD- ում (Երկուական կոդավորված տասնորդական) և մեկ այլ ելք, որն ասում է մեզ, երբ որևէ կոճակ սեղմված է:
• Այնուհետև մենք պետք է կառուցենք շրջանը, որպեսզի մեր երկու 7-հատվածանոց էկրանները ճիշտ աշխատեն, 4 մուտք BCD համարի համար և, իհարկե, 7 ելք մեր ցուցադրիչների համար (ես օգտագործել եմ IC 74LS47- ը)
• Այնուհետև մի շրջան, որը կպահի յուրաքանչյուր սեղմված համար և փոխեք ցուցադրումների միջև
• Ինչպես նաև մեր գաղտնաբառի ներքին հիշողություն
• Եվ, մեր կողպեքի օջախը ՝ համեմատիչը (դրա 8 բիթը, որովհետև ցուցադրման մեջ մեկ թվանշանի վրա կա 4 բիթ, ինչը նշանակում է, որ եթե ցանկանում եք կատարել 4 նիշանոց կողպեք, ձեզանից կպահանջվի դրանցից երկուսը միասին): մեզ, եթե դիսփլեյների թվերը նույնն են, ինչ ներքին հիշողություններում պահված գաղտնաբառը:
• Եվ վերջապես մի շրջան, որը կպահի ԲԱ or կամ ՓԱԿ ազդանշանը անորոշ ժամանակով և, իհարկե, ելք (դա այն է, ինչ ցանկանում եք վերահսկել ձեր կողպեքով)

Քայլ 2: Նյութեր

Ահա այն ամենը, ինչ ձեզ հարկավոր կլինի: ՈEՇԱԴՐՈԹՅՈՆ. Ես վերցրեցի նյութերի մեծ մասը հին տեսամագնիտոֆոնային տախտակից, ուստի դրանք «անվճար» դարձան այս նախագիծը իսկապես էժան դարձնելով: Ընդհանուր առմամբ ես ծախսել եմ մոտ 13 dll (IC- ի մեծ մասն արժեցել է 76 ցենտ, բացառությամբ D-ff- ի (մոտ 1.15), քանի որ IC չունեի, բայց դրանք կարող եք պահել ապագա պրոեկտների համար, դրանք հիանալի ներդրում են: Բաղադրիչներ.

• Շատ դիոդներ (մոտ 20) ՝ միակողմանի կապեր ստեղծելու համար:
• Մեկ NPN տրանզիստոր (ռելեի կծիկը բավարար հոսանքով սնուցելու համար)
• Մեկ ռելե (միացված սարքը վերահսկելու համար)
• Մեկ կարմիր LED (նշելու համար, երբ համակարգը ԿԱՓԱԿՎԱ է)
• 14 կոճակ
• Բազմաթիվ դիմադրիչներ (իրականում նշանակություն չունի դիմադրությունը, դա պարզապես IC կապերը 1 կամ 0 [+ կամ -] սահմանելն է)
• Երկու 7 հատվածից բաղկացած ցուցադրում:
• Շատ մետաղալար !!

Ինտեգրված սխեմաներ.

• Երկու 7432 (OR GATES) `DEC- ը BCD- ին և համեմատիչը կառուցելու համար
• Երկու 7486 (XOR GATES) համեմատի հոգի:
• Երկու 7447 Displayուցադրման վարորդ
• Չորս 74175 (4 D-FF) յուրաքանչյուրը հիշողություն է, որը կարող է պահել 4 բիթ:
• 7476 (2 JK-FF) ցուցադրման ընտրիչի և OPEN CLOSE ազդանշանը պահելու համար:
• Մեկ 7404 (NOT GATE) շրջում է ժամացույցի զարկերակը ցուցադրման ընտրիչի համար: (կարող եք օգտագործել տեղադրված NPN տրանզիստոր, քանի որ ձեզ հարկավոր է միայն մեկ դարպաս (ic- ն ունի 6)):

Գործիքներ:

• 3 նախատախտակներ (https://hy.wikipedia.org/wiki/Breadboard)
• Տափակաբերան աքցան
• Exacto դանակ
• 5V DC սնուցման աղբյուր (սնուցում է սխեմաները)
• 12V DC սնուցման աղբյուր (սնուցում է ռելեի կծիկը)
• 120 Վ AC հոսանքի աղբյուր (սարքը սնուցում է ելքով)

ՈEՇԱԴՐՈԹՅՈՆ. Ես օգտագործել եմ մոտ 8 ֆուտ մետաղալար, և այս մասին խորհուրդներ տալով, երբ գնեցի թանկարժեք նախալարային մետաղալարեր գնելու համար, կարող եք գնել 3 ֆտ Ethernet մալուխ, կտրեք այն, և կունենաք 8 կամ 9 լար, յուրաքանչյուրը տարբեր գույնով և 3 ոտնաչափ երկարություն (դա հենց այն է, ինչ ես անում եմ, քանի որ սովորական նախալարային մետաղալարն արժե մոտ 10 ֆտ մեկ դոլարի դիմաց: Բայց մեկ դոլարի դիմաց կարող եք ունենալ 3,3 ոտնաչափ Ethernet մալուխ, այնպես որ վերջում կունենաք մոտ 27-30 ֆտ):

Քայլ 3: Անցեք BCD- ին

Առաջին քայլը մուտքային համակարգի կառուցումն է, այնպես որ կարող եք հաղորդակցվել ձեր կողպեքի հետ: Ես նախագծել եմ հետևյալ սխեման ՝ երկու հիմնական նպատակներին հասնելու համար:

• 10 թվերից որևէ մեկը (0-9) -ից դարձրեք իր BCD (երկուական) համարակալին: (Իրականում, այս նպատակով կա IC, բայց այն պահեստում չէր, երբ ես գնացի իմ տեղական էլեկտրոնային խանութ: Այսպիսով, եթե ձեռք բերեք դա ձեզ կխնայի շատ ժամանակ և դժվարություններ, բայց ես կարծում եմ, որ այս կերպ ավելի զվարճալի է)
• Կարողանալ հայտնաբերել, երբ կոճակը սեղմվում է:

Առաջին խնդիրը լուծելու համար մենք պետք է նայենք այս ճշմարտության աղյուսակին ՝ իմանալու համար, թե որ ելքը (ABCD) կլինի բարձր (1), երբ սեղմում ենք յուրաքանչյուր կոճակ: 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 Ահա թե որտեղ է այն, ինչ ինձ դուր է գալիս Digital- ը, օգտագործվում է… Մի բան անելու բազմաթիվ եղանակներ կան…: Մաթեմատիկայի պես, կարող ես հասնել 3-ի ՝ ավելացնելով 1+2, կամ հանելով 4-1, կամ 3^1…: Այլ կերպ ասած, դուք կարող եք կառուցել բազմաթիվ տարբեր սխեմաներ ՝ նույն նպատակին հասնելու համար, սա այն է, ինչը հեշտացնում է մեր ներկայիս խնդիրը: Ես նախագծեցի այս սխեման, որովհետև մտածեցի, որ այն օգտագործում է մի քանի IC, բայց դուք կարող եք նախագծել ձեր սեփականը: Հիմա ես գիտեմ, որ գուցե ինչ -որ մեկը գլուխը քորելով փորձում է պարզել, թե ինչու եմ ես օգտագործել այդքան շատ դիոդներ, և ահա պատասխանը… 1) լարումը իր «դրական կողմում» կհաղորդի հոսանք, այնպես որ մենք կունենանք լարում նաև մյուս կողմում, բայց եթե կա բացասական կամ գոյություն չունեցող լարման (0), այն իրեն կպահի որպես բաց միացում: Եկեք ստուգենք այս դիոդների վարքագիծը ՝ առաջին դիոդի անոդը (+) անվանելով «E», իսկ երկրորդ դիոդի անոդը ՝ «F», և ելքը կլինի նրանց միացված կաթոդը «X»: EF] X 0 0] 0 0 1] 1 1 0] 1 1 1] 1 Դուք կարող եք տեսնել, որ մենք ունենք ճիշտ նույն վարքագիծը, քան OR GATE- ը, և այնուհետև, ինչու չօգտագործել միայն դիոդներ, այդպիսով դուք կխնայեք ավելի ինտեգրված Շղթաներ, և փողե՞ր … Դե, պատասխանը պարզ է, և դուք իսկապես պետք է հաշվի առնեք դա, ԼՈTՅԸ ԸՆԹԱԵԼ Է ACՈԱԿԱՅԻ ԴԻՈԴԻ across: Սովորաբար դա մոտ 0.65 Վ է: Ինչո՞ւ է այդպես: Քանի որ յուրաքանչյուր դիոդ կարիք ունի առնվազն 0.6 Վ իր անոդի և կաթոդի վրա, որպեսզի իր հանգույցը մոտենա, այնպես որ այն կարող է սկսել անցկացնել: Այլ կերպ ասած, յուրաքանչյուր դիոդի համար, որը միանում եք և միևնույն ժամանակ աշխատում է, դուք կկորցնեք 0.65 Վ … դա մեծ խնդիր չէր լինի, եթե մենք միայն լուսարձակներ միացնեինք, բայց մենք աշխատում էինք TTL IC- ի հետ, ինչը նշանակում է, որ մեզ պետք է առնվազն 2 Վ -ից ավելի: Եվ քանի որ մենք սկսում ենք 5 վ -ից: Դա նշանակում է, որ միացնելով 5 դիոդ կհանգեցնի մեր սխեմայի ձախողման (ինտեգրալային սխեման չի կարողանա տարբերակել 0v- ից և 2v- ից պակաս …) Ահա թե ինչու ես երբեք չեմ օգտագործել ավելի քան 2 դիոդ յուրաքանչյուր մուտքի մեջ … EԱՆՈԹՈԹՅՈՆ. յուրաքանչյուր OR դարպասի մուտքագրում… Երկրորդ խնդիրը լուծելու համար ես պարզապես ավելացրեցի դիոդ յուրաքանչյուր ABCD- ին և 0 -ին և միացրեցի դրանք միասին, այնպես որ, երբ դրանցից որևէ մեկը 1 է, «Մամուլի» (P) վրա կունենաք 1: Այժմ մնում է միայն այն կառուցել ձեր տախտակի վրա, կամ եթե ցանկանում եք ավելի շատ տարածք խնայել, կարող եք անել այնպես, ինչպես ես եմ արել, և որոշ անցքեր փորել շինարարական թղթի վրա և այնտեղ ամրացնել դիոդներն ու կոճակները … Եթե ձեզ անհրաժեշտ է որոշ լրացուցիչ տեղեկություններ Logic Gates- ի մասին.

Քայլ 4:.ուցադրում

Այս քայլը ամենահեշտներից մեկն է, մենք պարզապես պետք է վերծանենք ABCD- ի մուտքերը ՝ յոթ հատվածի ցուցադրումը վարելու համար … Եվ բարեբախտաբար, արդեն կա ինտեգրալ միացում, որը կփրկի մեզ ամբողջ տրամաբանությունը, ժամանակը և տարածությունը:

Եթե դուք օգտագործում եք ընդհանուր անոդի էկրան, ապա ձեզ հարկավոր կլինի 7447:

Եթե դուք օգտագործում եք սովորական կաթոդային էկրան, ապա ձեզ հարկավոր կլինի 7448:

Էլեկտրագծերը նույնն են, այնպես որ ցանկացած դեպքում կարող եք օգտագործել իմ սխեման:

ABCD- ի մուտքերը յուրաքանչյուր IC- ի համար գալիս են յուրաքանչյուր հիշողության ելքից (հիշողությունները կվերանայենք հաջորդ քայլին)

Քայլ 5: Հիշողություն

Սա այն էր, եթե մենք փոխվեինք կոմբինացիոն տրամաբանությունից ՝ երկրորդական տրամաբանության … 4 բիթանոց (ABCD) հիշողություն ստեղծելու համար մեզ պարզապես անհրաժեշտ է D- մատով խփել յուրաքանչյուր բիտի համար, իսկ 74175-ում մենք ունենք դրանցից 4-ը: Հիշեք, որ յուրաքանչյուր թիվ ներկայացված է ABCD- ում, այնպես որ յուրաքանչյուր 74175 -ը կարող է պահպանել մեկ թիվ: Լրացուցիչ տեղեկությունների համար, թե ինչպես է աշխատում D-flipflop- ը և ինչպես է այն պահում տեղեկատվությունը. գալիս է DEC- ից BCD ծածկագրողին, որը մենք կառուցել ենք առաջին քայլի վրա: Դե, մենք ունենք տեղեկատվություն, որը յուրաքանչյուրը մտադիր է պահել, բայց, ե՞րբ են նրանք այն փրկելու: Իհարկե, մեկը կփրկի առաջին սեղմված թիվը, իսկ մյուսը ՝ երկրորդ սեղմված թիվը … Այսպիսով, ինչպե՞ս ենք մենք ստանում այս էֆեկտը: Դե, մեկ այլ տեսակի FF (մատով խափանել) JK- ի դեպքում, երբ J և K մուտքերը բարձր են, այն կփոխի ելքերի վիճակը դեպի իր լրացում (ժխտում), այլ կերպ ասած, մենք կունենանք «Q» 1, ապա 0, ապա նորից 1, ապա 0 և այլն: Այս Q- ն և Q´- ն հիշողության ժամացույցն են (ինչը կասի, թե երբ պահել նոր տվյալները): Իմպուլսը, որը որոշելու է, թե երբ է կատարվելու այս փոփոխությունը, «P» - ն է, որը բարձր է ցանկացած թիվ սեղմելիս, բայց ժամանակին պահպանել տեղեկատվությունը, մեզ պետք կլինի հակառակը, ուստի ահա թե որտեղ ենք մենք օգտագործում NOT GATE- ը: Այլ կերպ ասած, կոճակը սեղմելուց հետո jk ff- ն կփոխի իր ելքը, կմիացնի առաջին հիշողությունը, այնպես որ կպահի տվյալները, այնուհետև մենք նորից սեղմում ենք, և առաջին հիշողության ձայնագրման վիճակը անջատված կլինի, բայց երկրորդ հիշողությունը կպահի նոր տվյալները: Այս պահին ես ավելացրեցի վերակայման կոճակ, որը երկու հիշողությունները (ABCD) կվերադարձնի 0 -ի և ցուցադրման ընտրիչը (jk ff) կվերադարձնի առաջին հիշողությանը: JK FF- ի մասին լրացուցիչ տեղեկությունների համար. Դե, գաղտնաբառ պահելու համար !! Թեև հնարավոր է պարզապես դիմադրիչներով գաղտնաբառ սահմանել GND կամ Vcc, ինչը ձեր գաղտնաբառը կդարձնի ստատիկ, և անհնար է փոխել, եթե ձեր կողպեքը կատարվի PCB- ով: Այսպիսով, հիշողությամբ դուք կարող եք պահպանել գաղտնաբառը և փոխել այն այնքան անգամ, որքան ցանկանում եք: Մուտքերը կլինեն մեր ցուցադրման հիշողության ելքերը, այնպես որ, երբ դրական զարկերակը հասնի ժամացույցին, դուք կհաղթահարեք ցուցադրվող թվերը: (երկուսն էլ, հիշողություններն ու գաղտնաբառերը կունենան նույն տեղեկատվությունը): Իհարկե, «նոր գաղտնաբառի» զարկերակը հասանելի կլինի միայն այն դեպքում, եթե դուք արդեն ներխուժել եք ճիշտ գաղտնաբառ և բացել կողպեքը: Ընդհանուր առմամբ մենք կունենանք 2 բայթ կամ 16 բիթ պահեստավորման հզորություն !!

Քայլ 6: Համեմատություն

Այս պահին մենք ունենք համակարգ, որն ի վիճակի է պահպանել յուրաքանչյուր համարը, որը սեղմում ենք մի էկրանին, այնուհետև ՝ մյուսը, և պատճենել այդ տեղեկատվությունը գաղտնաբառերի հիշողություններում … մեզ դեռևս բացակայում է էականը ՝ Համեմատիչը… մեկ սխեմա, որը կհամեմատի երկուսը (ABCD) գաղտնաբառի հիշողությունների երկուսի (ABCD) հետ ցուցադրվող հիշողությունների մասին: Կրկին, արդեն կա TTL ընտանիքի IC, որը կատարում է բոլոր կեղտոտ աշխատանքները, բայց այն հասանելի չէր իմ տեղական էլեկտրոնային խանութում: Այսպիսով, ես կառուցեցի իմը: Որպեսզի հասկանամ, թե ինչպես եմ դա անում, թույլ է տալիս նայել XOR ճշմարտության աղյուսակին A a] X 0 0] 0 0 1] 1 1 0] 1 1 1] 0 Ուշադրություն դարձրեք, որ երբ A և a- ն ունեն նույն արժեքը, ելքը ցածր է (0): Այսպիսով, եթե դրանք տարբեր են, ապա ելքում կունենանք 1: Նշանակում է, որ մեկ XOR Gate- ով կարող եք համեմատել 2 բիթ ՝ ցուցադրման և մյուս գաղտնաբառի հիշողություններից մեկը: Դրա հիման վրա ես կառուցեցի հետևյալ սխեման, հիշեք, որ դուք կարող եք այն կառուցել ձեր սեփական ճանապարհով, որովհետև թվային էլեկտրոնիկայի մեջ նույն պատասխանը ստանալու շատ եղանակներ կան: Այս սխեման վերցնում է ցուցադրման հիշողությունների 8 բիթ (մեկ բիթ XOR- ի համար, որովհետև մյուս մուտքը պետք է օգտագործվի գաղտնաբառի հիշողության հետ) և գաղտնաբառի հիշողությունների 8 բիթ (դա 1 բայթ համեմատիչ է): Եվ կտա միայն մեկ ելք: եթե և միայն այն դեպքում, երբ ցուցադրվող երկու հիշողությունների տեղեկատվությունը նույնն է, ինչ գաղտնաբառի հիշողություններում եղած տեղեկատվությունը, մենք կունենանք (0) ցածր ելք: Այլ կերպ ասած, եթե հիշողությունների երկու հավաքածուների վերաբերյալ տեղեկատվությունը տարբերվի, նույնիսկ 1 բիթում, ելքը կլինի բարձր (1):

Քայլ 7: Բացեք/փակեք

Վերջապես, վերջին մասը, մենք գրեթե ավարտված ենք: Շուտով enogh- ն կկարողանա կողպել ցանկացած սարք կամ էլեկտրիֆիկացնել ցանկացած ցանկապատ, կողպեքը չի բացվի. R մուտքագրում և պահեք այն, իսկ Q- ը ՝ 1 -ի, եթե S- ի մուտքում կա 0: RS փականի մասին լրացուցիչ տեղեկությունների համար ՝ https://en.wikipedia.org/wiki/D_flip_flop#SR_flip-flops, ես «Q»-ն կապեցի կարմիր լեդ նշանակության կողպեքի հետ, կամ վերահսկվող սարքն անջատված է: Եվ «Q´» ՝ տրանզիստորին, որը ռելեին կապահովի էնոգ հոսանք ՝ այն միացնելու համար ՝ միացնելով վերահսկվող սարքը: «Q´» - ն միացված էր մի կոճակին, (որը ես անվանում էի նոր գաղտնաբառի կոպիտ ՝ անհնազանդ պատճառներով), որպեսզի այդ կոճակը սեղմելիս փակեք Q´- ի և ժամացույցի մուտքի միջև եղած շղթան գաղտնաբառի հիշողության համար: Եթե Q´- ն ցածր է (համակարգը կողպված է) կոճակը սեղմելիս ոչինչ չի փոխվի գաղտնաբառի հիշողության մեջ, բայց եթե այն բարձր է (համակարգը բաց է) ժամացույցը կակտիվանա, և գաղտնաբառի հիշողությունները պատճենահանելու են ցուցադրվող հիշողությունների տվյալները: (փոխելով գաղտնաբառ): Եվ ռեզիստորը միացրեց GND- ին և սեղմիչ կոճակին (կողպման կոճակ) և այնտեղից S մուտքին, այնպես որ, երբ այն սեղմում ես, համակարգը կողպելու ես: Դե, մինչդեռ ես կարող էի RS- ի համար մատիտ գնել հենց այս նպատակի համար, բայց իմ 7476 -ից մնաց մեկ JK ff: Եվ քանի որ R և S մուտքերը անհամաչափ են, մենք ժամացույցի մասին անհանգստանալու կարիք չունենք: Ուղղակի միացրեք ամեն ինչ, ինչպես ցույց է տրված դիագրամում (ինչպես ես արեցի:): theգույշ եղեք, երբ ռելեն միացնում եք AC- ին, օգտագործեք բավականաչափ մեկուսիչ ժապավեն: Հարյուրավոր վոլտերի հետ աշխատելիս կարճ միացում չեք ուզում: Միասին հավերժություն կապելուց հետո … վերջապես մենք ավարտեցինք !!! Խնդրում ենք ազատ զգալ մեկնաբանել ցանկացած հարց կամ առաջարկ, եթե նկատում եք որևէ խնդիր կամ սխալ, մի կասկածեք այն հետաձգելիս: Ես այստեղ եմ օգնելու համար: Լավ կողպեք, նկատի ունեմ, հաջողություն այդ կողպեքի հետ: