Keycoder สำหรับล็อคอิเล็กทรอนิกส์: 4 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

นี่คือรหัสผสม 4 ปุ่มที่ตั้งโปรแกรมได้อย่างง่าย

โมดูลอินเทอร์เฟซและสามารถใช้กับโครงการหลายโครงการที่อาจจำเป็นต้องมีการควบคุมการล็อคแบบไม่ใช้กุญแจ แสดงเฉพาะ PCB เพื่อสร้างสัญญาณที่จำเป็นในการเริ่มต้นกลไกการล็อค กลไกการล็อคจะเหลือให้กับผู้ใช้

PCB ใช้การยึดพื้นผิวและส่วนประกอบรูทะลุซึ่งพร้อมใช้งานทั้งหมด ต้องใช้หัวแร้งที่มั่นคงและหัวแร้งแบบละเอียดในการติดตั้งส่วนประกอบ SMT เพื่อความสะดวกในการก่อสร้าง DIP จะติดตั้งในซ็อกเก็ต ขั้วต่อสกรูใช้สำหรับเชื่อมต่อแบตเตอรี่ 9V (สูงสุด 5V ถึง 15V) และเอาต์พุต

ฉันสร้างเค้าโครง PCB โดยใช้ Eagle Cad และสิ่งนี้ผลิตขึ้นที่ OSH Park

เสบียง

รายการส่วนประกอบ

ตัวต้านทาน 3× 10k 1206

ตัวต้านทาน 2× 20k 1206

4× สวิตช์ SPST-NO

1 × 3 ทาง PCB Terminal Block 2.54mm pitch

1 × 2 ทาง PCB Terminal Block 2.54mm pitch

ตัวเลือกซ็อกเก็ต IC 2 × 16 พิน

ซ็อกเก็ต IC 1 × 14 พินเสริม

ตัวเลือกซ็อกเก็ต IC 1 × 8 ขา

1 × บอร์ด PCB 2 ชั้น

ตัวต้านทาน 2 × 47k 1206

1× 10n ตัวเก็บประจุ 1206

1 × 100n ตัวเก็บประจุ 1206

2× BSS123 NFET SOT23

2× CD4027 ฟลิปฟล็อป JF คู่ 16DIP

1× CD4081 Quad 2 อินพุตและ 14DIP

1 × 555 ตัวจับเวลา 8DIP

1× LED สีแดง 3mm

หมุดเทอร์มินัล 16x ระยะห่าง 2.54 มม.

ขั้นตอนที่ 1: คำอธิบายวงจร

วงจรนี้รับรู้โดยใช้ลอจิกเกต CMOS ชิปจับเวลา และส่วนประกอบที่ไม่ต่อเนื่องจำนวนหนึ่ง

องค์ประกอบหลักคือฟลิปฟล็อป JK ซึ่งใช้สี่อัน ซึ่งต้องใช้ CD4027ซึ่งมีฟลิปฟลอปสองตัว ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีสองอัน

CD4027 มี 16 พินใน DIP และ SMD ส่วนพินเอาต์และฟังก์ชันการทำงานจะเหมือนกันโดยไม่คำนึงถึงแพ็คเกจ

ตารางความจริงแสดงสถานะการทำงาน

LH = การเปลี่ยนจากต่ำไปสูง, HL = การเปลี่ยนแปลงจากสูงไปต่ำ, NC = ไม่มีการเปลี่ยนแปลง, X = ไม่สนใจ

สำหรับแอปพลิเคชันนี้อินพุต S และ R ทั้งคู่ต่ำ ดังนั้นในกรณีนี้สามารถละเว้นสามบรรทัดสุดท้ายของตารางความจริงได้

ดังนั้น สถานะเอาต์พุตของ Flip Flop (FF) จะถูกกำหนดโดยระดับสูงของอินพุต J หรือ K เมื่อนาฬิกา (CLK) อยู่บนขอบที่เพิ่มขึ้น (LH)

คีย์สามปุ่มแรกของแป้นพิมพ์แต่ละปุ่มเชื่อมต่อกับอินพุต J ของ FF ซึ่งตรวจจับสถานะคีย์ โดยไม่ได้กดคีย์ อินพุตจะต่ำ (ค่าเริ่มต้นจะถูกดึงให้ต่ำโดยตัวต้านทาน) เมื่อกดปุ่ม อินพุต J สูงขึ้นเมื่อ CLK เปลี่ยน LH ทำให้เอาต์พุต Q สูงขึ้น

FF ที่ 2 ถูกปิดโดยการรวมกันของสถานะของ FF ที่ 1 และ CLK ก่อนหน้าผ่านเกต AND

อินพุต CD4081 quad 2 และใช้งานได้กับ 14 พินใน DIP และ SMD พินเอาต์และฟังก์ชันการทำงานจะเหมือนกันโดยไม่คำนึงถึงแพ็คเกจ

หากเอาต์พุตของ FF ที่ 1 สูง เอาต์พุตของ FF ตัวที่ 2 จะสูงขึ้นเมื่อโอเวอร์คล็อก หากกดปุ่มที่ 2

FF ที่ 3 ถูก gated โดย 2nd AND gate (ผ่าน 2nd FF's output) และ CLK

อินพุต K ของ FF ทั้งหมดเชื่อมต่อเข้าด้วยกันผ่านคีย์ที่ 4 การกดนี้จะให้ระดับสูง ซึ่งใน LH ถัดไปของอินพุต CLK จะบังคับให้เอาต์พุต Q ต่ำและรีเซ็ต FF ทั้งหมด หากไม่ได้กดปุ่ม อินพุตจะถูกเก็บไว้ที่ระดับต่ำ (ค่าดีฟอลต์จะถูกดึงให้ต่ำโดยตัวต้านทาน)

นอกจากการรีเซ็ตแบบแมนนวลจากปุ่มที่ 4 แล้ว การรีเซ็ตการเปิดเครื่อง (POR) ยังมาจากตัวเก็บประจุ/ตัวต้านทาน (CR) เครือข่ายที่สร้างโดยตัวเก็บประจุข้ามสวิตช์ 4 และตัวต้านทานแบบดึงลงบนอินพุต K

เมื่อใช้พลังงานเครือข่าย CR จะให้พัลส์ HL กับอินพุต K และด้วยอินพุต J ทั้งหมดดึงต่ำโดยตัวต้านทาน (J=L, K=H) เอาต์พุต Q ทั้งหมดต่ำ

เอาต์พุตของ FF ที่ 3 เชื่อมต่อกับอินพุตหนึ่งของ EXOR 2 อินพุต อีกอินพุตหนึ่งเชื่อมต่อกับเครือข่าย POR

มีประตูทางออกเดียว EXOR แต่แรงดันไฟฟ้าการทำงานสูงสุดคือ 5.5V ซึ่งอยู่ที่จุดต่ำสุดของแรงดันไฟฟ้าปฏิบัติการ CMOS ในกรณีใด ๆ ตั้งใจที่จะใช้งานวงจรที่ 9V

ด้วยเหตุนี้ EXOR โดยใช้ตัวต้านทาน NFET และประตูที่ 3 และประตูจึงถูกสร้างขึ้น

เอาต์พุตของประตู EXOR CLK ผ่านเกตที่ 4 และไปยังอินพุตของ FF ที่ 4 คือ J=H และ K=LH สลับเอาต์พุตของ FF เมื่อ Q=L ล็อกถูกตั้งไว้ เมื่อ Q=H ล็อกไม่ถูกตั้งค่า

นาฬิกาถูกสร้างขึ้นโดยใช้ตัวจับเวลา 555 ที่กำหนดค่าในโหมด Astable

ขั้นตอนที่ 2: การประกอบ

ติดอุปกรณ์ยึดพื้นผิวก่อน เพื่อป้องกันการอุดตันของส่วนประกอบเหล่านี้โดยส่วนประกอบรูทะลุที่ใหญ่กว่า และในขั้นตอนนี้ บอร์ดจะแบนซึ่งทำให้การประกอบง่ายขึ้น

ถัดไปประสานซ็อกเก็ต IC เว้นแต่จะติดตั้ง IC เข้ากับบอร์ดโดยตรง

อย่างไรก็ตาม ซ็อกเก็ต IC สามารถทำให้การดีบักและการแทนที่ง่ายขึ้นในกรณีที่เกิดปัญหา

ติดหมุดขั้วต่อเว้นแต่จะหันไปใช้สายเชื่อม

เทอร์มินัลบล็อกเป็นตัวสุดท้ายที่จะบัดกรี เนื่องจากอยู่สูงกว่าส่วนประกอบอื่นๆ

ขั้นตอนที่ 3: การดำเนินการ

เงื่อนไขว่ายูนิตถูกตั้งค่าหรือไม่ได้ตั้งค่าโดยจะมีไฟ LED ระบุ ซึ่งสามารถขยายด้านบนหรือจากระยะไกลจากกระดานหลักได้ตามความต้องการ

ไฟ LED จะติดสว่างเมื่อตั้งค่า (นอกจากนี้ยังมีการเปิดเครื่องเริ่มต้น)

การตั้งค่าและยกเลิกการตั้งค่าทำได้โดยการป้อนปุ่มรวมกัน 4 ปุ่ม รหัสที่ถูกต้องจะเปิด LED เพื่อระบุว่าระบบได้รับการตั้งค่าแล้ว และรหัสที่ถูกต้องจะปิดไฟ LED

ลำดับรหัสที่ไม่ถูกต้องจะนำการรีเซ็ตไปยังระบบที่ต้องการลำดับรหัสเพื่อป้อนใหม่ตั้งแต่ต้น

รหัสที่ต้องการกำหนดโดยจัมเปอร์ (ทำให้เปลี่ยนรหัสได้ง่าย) หรือลิงก์ (ฮาร์ดโค้ด ยืดหยุ่นน้อยกว่า)

ฮาร์ดโค้ดจะลบล้างโพสต์เทอร์มินัลที่ทำให้การก่อสร้างง่ายขึ้น แต่ทำให้การเปลี่ยนโค้ดสะดวกน้อยลง

ลิงก์ถูกจัดเรียงเป็นกลุ่มสองกลุ่มในเมทริกซ์ขนาด 4 x 4

คอลัมน์จะจัดแนวกับสวิตช์ที่เกี่ยวข้อง หนึ่งคอลัมน์ต่อสวิตช์

แถวจะจัดชิดกับลำดับสวิตช์ตั้งแต่ 1 ถึง 4

ใช้ S1 เป็นตัวอย่าง

ภายใต้ S1 มี 4 ลิงก์ในคอลัมน์ที่เกี่ยวข้อง หากสร้างลิงก์ที่ 1 ลิงก์นี้จะกำหนดให้เป็นปุ่มที่ 1 ในลำดับโค้ด

หากสร้างลิงก์ที่ 2 จะกำหนด S1 เป็นปุ่มที่ 2 ในลำดับ ฯลฯ

วิธีการเดียวกันนี้ใช้ได้กับปุ่มทั้งหมด

ขั้นตอนที่ 4: การแก้ไขปัญหา

ปัญหาอาจเกิดขึ้นได้และหากเกิดขึ้นจะแก้ไขได้อย่างไร

สิ่งแรกที่ต้องทำคือมองหาสิ่งที่ชัดเจน

IC อยู่ในตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง การวางแนวที่ไม่ถูกต้อง หรือพินที่ไม่ได้บัดกรีหรือบัดกรีไม่ดี การเสียบซ็อกเก็ตไม่ดีหรือพินงอ

ส่วนประกอบอยู่ในตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง ค่าที่ไม่ถูกต้อง การวางแนวที่ไม่ถูกต้อง หรือการบัดกรีที่ไม่ดี

การเชื่อมประสาน

แรงดันไฟจ่ายที่ขั้วผิด เปลี่ยนสายจ่ายไฟ แรงดันไฟไม่ถูกต้อง

แม้แต่ PCB ก็อาจมีแทร็กเปิดหรือ shorted

อย่าบอกตัวเองว่าไม่สามารถเป็นปัญหาเฉพาะได้หากไม่ตรวจสอบ