Дижитал хослолын түгжээ: 7 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:06

Цахим түгжээ хэрхэн ажилладаг талаар би үргэлж гайхдаг байсан тул дижитал электроникийн анхан шатны сургалтыг дуусгасны дараа өөрөө бүтээхээр шийдсэн. Мөн би танд өөрийн гараар бүтээхэд туслах болно!

Та үүнийг 1v -аас 400v хүртэл (эсвэл энэ нь RELAY -ээс хамаарна), тогтмол гүйдэл эсвэл хувьсах гүйдэлтэй холбож болох бөгөөд ингэснээр та өөр хэлхээг хянах эсвэл хашаа цахилгаанжуулах боломжтой болно !! (битгий оролдоорой, үнэхээр аюултай) … Би бяцхан зул сарын гацуур модыг гаралт руу холбосон (110в), учир нь би баярын өдрүүдийнхээ чимэглэлийг лабораториосоо аваагүй байсан, тиймээс би проектыг дуусгах үед ойролцоо байсан.

Дууссан системийн зарим зураг, видео бичлэгийг энд оруулав.

Алхам 1: Энэ нь хэрхэн ажилладаг вэ?

Юуны өмнө яаж боловсруулах шаардлагатайг би бодсон. Тиймээс би энэ диаграмыг зураг төслийн хэсэг болгоныг бүтээхдээ удирдан чиглүүлэх зорилгоор зурсан. Энэ нь хэрхэн ажилладаг талаар товчлолыг энд оруулав.

• Нэгдүгээрт, 10 боломжит оролтыг (0-9) 4 гаралтын BCD (Хоёртын кодчилсон аравтын бутархай) болгон декодлох хэлхээ хэрэгтэй бөгөөд өөр товчлуур дарагдсан үед бидэнд хэлэх өөр гаралт хэрэгтэй болно.
• Дараа нь бид 7 сегмент бүхий хоёр дэлгэцийн зөв ажиллахын тулд хэлхээг бий болгох хэрэгтэй, BCD дугаарын 4 оролт, мэдээж дэлгэцийнхээ 7 гаралттай байх ёстой (би IC 74LS47 ашигласан)
• Дараа нь дарагдсан дугаар бүрийг хадгалж, дэлгэц хооронд шилжих хэлхээ
• Мөн бидний нууц үгийн дотоод санах ой
• Мөн бидний түгжээний голомт, харьцуулагч (түүний 8 бит "учир нь дэлгэц дээр цифр тутамд 4 бит байдаг бөгөөд хэрэв та 4 оронтой түгжээ хийхийг хүсвэл үүнээс хоёрыг нь холбох шаардлагатай болно гэсэн үг юм.) Энэ нь танд хэлэх болно. Хэрэв дэлгэц дээрх тоонууд дотоод санах ойд хадгалагдсан нууц үгтэй ижил байвал бидэнтэй холбоо бариарай.
• Эцэст нь НЭЭЛТ, ХААЛТ дохиог тодорхойгүй хугацаанд хадгалах хэлхээ, мэдээж гаралт (энэ нь таны түгжээгээр удирдахыг хүссэн зүйл)

Алхам 2: Материал

Энд танд хэрэгтэй бүх зүйл байна. ТАЙЛБАР: Би ихэнх материалыг хуучин VCR самбараас авсан тул "үнэ төлбөргүй" байсан бөгөөд энэ нь үнэхээр хямд үнийг санал болгодог. Нийтдээ би ойролцоогоор 13 dll зарцуулсан (IC-ийн ихэнх нь 76 cnts, D-ff-ээс бусад (ойролцоогоор 1.15 орчим), IC байхгүй байсан ч та тэдгээрийг ирээдүйд хадгалах боломжтой, энэ бол маш том хөрөнгө оруулалт юм. Бүрэлдэхүүн хэсгүүд:

• Нэг талын холболт хийхийн тулд маш олон диод (20 орчим).
• Нэг NPN транзистор (буухиа ороомог хангалттай гүйдэлээр тэжээх)
• Нэг реле (холбогдсон төхөөрөмжийг удирдах)
• Нэг улаан LED (системийг түгжигдсэн үед зааж өгнө)
• 14 товчлуур
• Олон тооны резисторууд (эсэргүүцэл нь хамаагүй, зөвхөн IC тээглүүрийг 1 эсвэл 0 болгож тохируулах хэрэгтэй [+ эсвэл -])
• 7 сегмент бүхий хоёр дэлгэц.
• Маш олон утас !!

Нэгдсэн хэлхээ:

• DCD -ийг BCD болон харьцуулагчийг бүтээх хоёр 7432 (OR GATES)
• Харьцуулагчийн хоёр 7486 (XOR GATES) сүнс.
• Хоёр 7447 дэлгэцийн драйвер
• Дөрвөн 74175 (4 D-FF) тус бүр нь 4 бит багтаамжтай санах ой юм.
• Дэлгэц сонгогч болон НЭЭЛТИЙН ХААЛТ дохиог барих 7476 ширхэг (2 JK-FF).
• Нэг 7404 (ХААЛГАГҮЙ) дэлгэцийн сонгогчын цагны импульсийг эргүүлнэ. (та NPN транзисторыг ашиглаж болно, учир нь танд зөвхөн нэг хаалга хэрэгтэй болно (ic 6 -тай).

Хэрэгсэл:

• 3 хамгаалалтын самбар (https://en.wikipedia.org/wiki/Breadboard)
• Бахө
• Exacto хутга
• 5V DC цахилгаан хангамж (хэлхээг тэжээдэг)
• 12V DC тэжээлийн хангамж (релений ороомог тэжээдэг)
• 120V AC цахилгаан хангамж (төхөөрөмжийг гаралт дээр тэжээдэг)

ТАЙЛБАР: Би 8 фут орчим утас ашигласан бөгөөд үнэтэй протобор утас худалдаж авснаар та 3 фт этернет кабель худалдаж авч болно, та өөр өөр өнгөтэй 8 эсвэл 9 утастай болно. 3 фут урт. (Энэ бол миний хийдэг зүйл юм, учир нь ердийн протобор утас нь нэг доллар тутамд 10 фут орчим байдаг. Гэхдээ нэг долларын хувьд та 3.3 фут этернет кабель авах боломжтой байсан тул та 27-30 фут хэрэгтэй болно.

Алхам 3: BCD -ээс 12 -р сар хүртэл

Эхний алхам бол оролтын системийг бий болгох явдал бөгөөд ингэснээр та түгжээтэйгээ холбогдох боломжтой болно. Би хоёр үндсэн зорилгод хүрэхийн тулд дараах хэлхээг зохион бүтээсэн.

• (0-9) -ээс 10 тооны аль нэгийг нь BCD (хоёртын) аналог руу нь эргүүлээрэй. (Үнэндээ ийм зорилгоор IC байдаг, гэхдээ би өөрийн цахим дэлгүүрт очиход энэ нь нөөцлөөгүй байсан. Та өөрийгөө маш их цаг зав, бэрхшээлээс аврах болно, гэхдээ энэ нь илүү хөгжилтэй гэж бодож байна)
• Товчлуур дарах бүрт үүнийг илрүүлэх боломжтой.

Эхний асуудлыг шийдэхийн тулд бид товчлуур бүрийг дарахад ямар гаралт (ABCD) өндөр болохыг (1) мэдэхийн тулд энэхүү үнэн хүснэгтийг үзнэ үү. 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 Одоо Digital -ийн тухай миний дуртай зүйл ашиглагдаж эхэллээ … Нэг зүйлийг хийх олон арга бий …. Математикийн нэгэн адил та 1+2 нэмэх, эсвэл 4-1 эсвэл 3^1-ийг хасах 3-ийг авах боломжтой. Өөрөөр хэлбэл, та ижил зорилгод хүрэхийн тулд олон янзын хэлхээг бий болгож чадна, энэ бол бидний одоогийн ажлыг хөнгөвчлөх зүйл юм. Би энэ хэлхээг зохион бүтээсэн, учир нь энэ нь цөөн тооны IC ашигладаг гэж бодсон, гэхдээ та өөрөө зохион бүтээж болно! Яагаад би ийм олон диодыг ашигласныг олж мэдэхийг оролдож магадгүй гэж зарим хүмүүс толгойгоо маажиж байгааг би мэдэж байна, энд хариулт байна … Диодууд нэг талын холболт шиг ажилладаг, тиймээс хэрэв миний хэлхээнд холбогдсон хосоор (1) "эерэг тал" дээрх хүчдэл нь гүйдэл дамжуулах тул бид нөгөө талдаа хүчдэлтэй байх болно, гэхдээ сөрөг эсвэл байхгүй хүчдэл (0) байвал энэ нь нээлттэй хэлхээ шиг ажиллах болно. Эдгээр диодуудын зан төлөвийг шалгаж, эхний диод анод (+) "E", хоёр дахь диод анод "F" гэж нэрлээд гаралт нь тэдний холбогдсон катод "X" болно. EF] X 0 0] 0 0 1] 1 1 0] 1 1 1] 1 Бид OR OR GATE -тэй яг адилхан зан төлөвтэйг харж болно, тэгээд яагаад диод ашиглахгүй байгаа нь илүү их интеграцийг хэмнэх болно. Хэлхээ, мөнгө мөн үү?… Хариулт нь маш энгийн бөгөөд ХЭРЭГЛЭЛ ДИОД БҮРТ ДАМСАН БАЙНА. Энэ нь ихэвчлэн 0.65V орчим байдаг. Яагаад тэр вэ? Диод бүрт анод ба катодын дор хаяж 0.6 В хүчдэл хэрэгтэй бөгөөд энэ нь холболтыг ойртуулахын тулд дамжуулалтыг эхлүүлж болно, өөрөөр хэлбэл таны холбож, ажиллаж байгаа диод бүрийн хувьд та 0.65 В хүчдэлээ алдах болно. Хэрэв бид зөвхөн асаалттай байсан бол энэ нь тийм ч том асуудал биш байх болно, гэхдээ бид TTL IC -тэй ажиллаж байгаа бөгөөд энэ нь бидэнд дор хаяж 2 В -оос илүү хүч хэрэгтэй гэсэн үг юм. 5 в -оос эхэлж байна гэсэн үг. Энэ нь манай хэлхээнд гэмтэл учруулах болно (нэгдсэн хэлхээ нь 0v ба 2v -ээс багаг ялгаж чадахгүй байх болно.) Тийм учраас би оролт бүрт 2 -оос илүү диодыг хэзээ ч ашиглаж байгаагүй … ТАЙЛБАР: Та GND -тэй холбогдсон резисторыг холбох ёстой. OR Gate оролт тус бүр … Хоёрдахь асуудлыг шийдэхийн тулд би ABCD, 0 тус бүрт диод нэмж, тэдгээрийг хооронд нь холбосон тул тэдгээрийн аль нэг нь 1 байх үед танд "Press" (P) дээр 1 байх болно. Үүнийг зөвхөн талхны тавцан дээрээ барихад л үлдэх болно, эсвэл хэрэв та илүү их зай хэмнэхийг хүсч байвал миний хийсэн шиг хийж, барилгын цаасан дээр хэдэн нүх өрөмдөж, диод гагнах, тэнд товчлууруудыг дарах … Хэрэв танд хэрэгтэй бол. Логик Гейтсийн талаар нэмэлт мэдээлэл: https://www.allaboutcircuits.com/vol_4/chpt_3/1.html Хэрэв танд диодын талаар нэмэлт мэдээлэл хэрэгтэй бол:

Алхам 4: Дэлгэц

Эдгээр алхам бол хамгийн хялбар алхамуудын нэг бөгөөд бид долоон сегментийн дэлгэцийг жолоодохын тулд ABCD оролтыг тайлах хэрэгтэй болно … Аз болоход бидэнд бүх логик, цаг хугацаа, орон зайг хэмнэх нэгдсэн хэлхээ байдаг.

Хэрэв та нийтлэг анод дэлгэц ашиглаж байгаа бол танд 7447 хэрэгтэй болно.

Хэрэв та нийтлэг катодын дэлгэц ашиглаж байгаа бол танд 7448 хэрэгтэй болно.

Утаснууд нь адилхан тул та миний схемийг ашиглаж болно.

IC бүрийн ABCD оролт нь санах ой бүрийн гаралтаас ирдэг (бид дараагийн алхам дахь дурсамжуудаа хянаж үзэх болно)

Алхам 5: Санах ой

Энэ бол бид нэгтгэх логикоос нууцлалын логик руу шилжсэн явдал юм … 4 битийн (ABCD) санах ойг бүрдүүлэхийн тулд бит бүрт D-Flip Flop хэрэгтэй бөгөөд 74175-д бидэнд үүнээс 4 ширхэг байна. Тоо бүр ABCD дээр дүрслэгдсэн байдаг тул 74175 тус бүр нэг тоог хадгалах боломжтой гэдгийг санаарай. D-flipflop хэрхэн ажилладаг, мэдээллийг хэрхэн хадгалдаг талаар дэлгэрэнгүй мэдээлэл авахыг хүсвэл: https://en.wikipedia.org/wiki/D_flip_flop#D_flip-flop Эхний хоёр санах ойн оролт (Өгөгдөл "D") DEC -ээс бидний эхний алхам дээр бүтээсэн BCD кодлогч руу ирдэг. Бидэнд хүн бүр хадгалах гэж байгаа мэдээлэл байгаа, гэхдээ тэд хэзээ хадгалах вэ? Мэдээжийн хэрэг, нэг нь эхний дарагдсан дугаарыг, нөгөө нь хоёр дахь дарагдсан дугаарыг хадгалах болно … Тэгэхээр бид энэ эффектийг яаж авах вэ? Өөр нэг төрлийн FF (flip flop) JK -ийн хувьд, J ба K оролт хоёулаа өндөр байх үед гаралтын төлөв байдлыг түүний нэмэлт болгон үгүйсгэх болно (үгүйсгэх), өөрөөр хэлбэл бид "Q" 1 дээр байх болно, дараа нь 0 дараа нь 1, дараа нь 0 гэх мэт. Энэ Q ба Q нь санах ойд зориулагдсан цаг юм (шинэ өгөгдлийг хэзээ хадгалахыг хэлж өгөх болно.) Энэ өөрчлөлтийг хийх үед тодорхойлох импульс нь "P" бөгөөд та ямар ч тоог дарах бүрт өндөр байдаг. Мэдээллийг цаг тухайд нь хадгалахад бидэнд эсрэг зүйл хэрэгтэй болно. Өөрөөр хэлбэл, бид нэг товчлуур дарахад jk ff гаралтыг өөрчилж, анхны санах ойг асааж өгөгдлийг хадгалах болно, дараа нь бид дахин дарахад анхны санах ойн бичлэгийн төлөв унтарсан байх болно, гэхдээ хоёр дахь санах ой шинэ өгөгдлийг хадгалах болно! Би энэ үед санах ойг (ABCD) хоёуланг нь 0 болгож, дэлгэц сонгогчийг (jk ff) анхны санах ой руу буцаах тохиргооны товчлуурыг нэмсэн. JK FF-ийн талаар дэлгэрэнгүй мэдээлэл авахыг хүсвэл: https://en.wikipedia.org/wiki/D_flip_flop#JK_flip-flop Одоо … яагаад надад 74175 хэрэгтэй гэж хэлсэн юм бэ? Нууц үгээ хадгалаарай !! Нууц үгийг резистор ашиглан GND эсвэл Vcc болгон тохируулах боломжтой боловч энэ нь таны нууц үгийг статик болгож, хэрэв та түгжээгээ ПХБ -д хийвэл өөрчлөх боломжгүй болно. Тиймээс, санах ойн тусламжтайгаар та нууц үгээ хадгалж, хүссэн үедээ өөрчилж болно. Оролт нь бидний дэлгэцийн санах ойн гаралт байх болно, тиймээс эерэг импульс цагтаа хүрэх үед та дэлгэцэн дээр байгаа тоонуудыг даван туулах болно. (санах ой, нууц үгийн санах ой хоёулаа ижил мэдээлэлтэй байх болно). Мэдээжийн хэрэг, хэрэв та нууц үгээ зөв оруулаад түгжээг онгойлгосон бол "шинэ нууц үг" импульс боломжтой болно. Нийтдээ бид 2 байт буюу 16 бит хадгалах багтаамжтай болно !!

Алхам 6: Харьцуулах

Энэ үед бид дарж буй дугаар бүрээ нэг дэлгэц дээр хадгалж, энэ мэдээллийг нууц үгийн санах ойд хуулах чадвартай системтэй болсон … бидэнд харьцуулах шаардлагатай нэг хэлхээ байхгүй байна. Нууц үгийн санах ойн хоёр (ABCD) дэлгэцийн дурсамжууд.. Дахин хэлэхэд TTL гэр бүлээс IC бүх бохир ажлыг хийдэг, гэхдээ энэ нь миний электрон дэлгүүрт байдаггүй. Тиймээс би өөрөө барьсан. Үүнийг хэрхэн хийснийг ойлгохын тулд XOR үнэний хүснэгтийг үзье A a] X 0 0] 0 0 1] 1 1 0] 1 1 1] 0 A ба a ижил утгатай байх үед гаралт бага байгааг анхаарна уу (0)). Тиймээс хэрэв тэдгээр нь ялгаатай байвал бид гаралт дээр 1 -тэй байх болно. Нэг XOR Gate -ийн тусламжтайгаар та дэлгэцийн санах ойн хоёр битийг нууц үгийн санах ойн хоёр битийг харьцуулж болно гэсэн үг юм. Үүн дээр үндэслэн би дараах хэлхээг бүтээсэн тул та үүнийг өөрийнхөөрөө барьж чадна гэдгийг санаарай, учир нь энд тоон электроникийн хувьд ижил хариулт авах олон арга бий. Энэ хэлхээ нь дэлгэцийн санах ойн 8 битийг (XOR тутамд нэг бит, бусад оролтыг нууц үгийн санах ойтой хамт ашиглах ёстой), нууц үгийн санах ойн 8 битийг (1 байтын харьцуулагч) авдаг. Мөн зөвхөн нэг гарцыг хүргэх болно. хэрэв хоёр дэлгэцийн санах ойн мэдээлэл хоёулаа нууц үгийн санах ойн мэдээлэлтэй ижил байвал бид (0) бага гаралттай болно. Өөрөөр хэлбэл, санах ойн хоёулангийнх нь мэдээлэл 1 бит ч гэсэн ялгаатай байвал гаралт өндөр байх болно (1).

Алхам 7: Нээх/хаах

Эцэст нь сүүлчийн хэсэг, бид бараг дуусч байна! Удалгүй та ямар ч төхөөрөмжийг түгжих, эсвэл ямар ч хашаа цахилгаанжуулах боломжтой болно, (битгий хэлээрэй!) Одоо бид хамгийн сүүлчийн мэдээллийг аваад товчлуураар тасалдуулж өгөх болно. түгжээ нээгдэхгүй. (би энэ товчлуурыг "оруулах" гэж нэрлэсэн, үнэхээр ухаантай, тийм үү!) Тэгээд оруулах товчлуурын дараа RS түгжээ гарч ирэх бөгөөд хэрэв төхөөрөмж дээр 0 байвал Q' -ийг 1 болгож хувиргах боломжтой болно. R оролт, үүнийг хадгалж, S оролтонд 0 байвал Q -аас 1 хүртэл. RS түгжээний талаар дэлгэрэнгүй мэдээлэл авахыг хүсвэл: https://en.wikipedia.org/wiki/D_flip_flop#SR_flip-flops Би "Q" -ийг улаан удирдамжийн цоожтой холбосон, эсвэл удирддаг төхөөрөмж нь унтраалттай байна. Транзистор руу "Q´" гэж оруулдаг бөгөөд энэ нь релеийг эргүүлж, хяналттай төхөөрөмжийг асаах боломжийг олгодог. "Q´" нь түлхэх товчлууртай холбогдсон байсан (би үүнийг нууц үгийн товчлуур гэж нэрлэдэг байсан), ингэснээр та энэ товчлуурыг дарахад Q'болон нууц үгийн санах ойн цагийн оролтын хоорондох хэлхээг хаах болно. Хэрэв Q´ бага байвал (систем түгжигдсэн) товчлуурыг дарахад нууц үгийн санах ойд юу ч өөрчлөгдөхгүй, харин өндөр байвал (систем нээлттэй) цаг идэвхжиж, нууц үгийн санах ой нь дэлгэцийн санах ойд байгаа мэдээллийг хуулах болно. нууц үг). GND ба даралтын товчлуур (түгжих товчлуур), тэндээс S оролт руу резистор холбосон тул та үүнийг дарах бүрт системийг түгжих болно. Би зүгээр л энэ зорилгоор RS флоп худалдаж авч болох байсан ч 7476 -аас нэг JK ff үлдсэн хэвээр байна. R ба S оролт нь хоорондоо нийцэхгүй байгаа тул бид цагны талаар санаа зовох хэрэггүй болно. Диаграммд үзүүлсэн шиг зүйлийг утсаар холбоно уу (миний хийсэн шиг.) Релеийг AC -д холбохдоо болгоомжтой байгаарай, хангалттай тусгаарлагч соронзон хальс ашиглаарай. Та хэдэн зуун вольтоор ажиллахдаа богино холболт хийхийг хүсэхгүй байна! Эвентингийг хамтдаа хийсний дараа … бид эцэст нь бэлэн боллоо !!! Хэрэв та ямар нэгэн асуудал, алдаа байгааг анзаарсан бол хариулахаас бүү эргэлзээрэй. Би туслахаар энд байна. Сайн түгжээ, энэ түгжээнд амжилт хүсье.