Назначение входов: S – для установки триггера в единичное состояние.
R – для возврата в нулевое состояние.
Микросхемы ТМ2 содержат два независимых D-триггера, имеющих общую цепь питания. Триггера типа D – это устройство с двумя устойчивыми выходными состояниями. Сменой состояний управляют сигналы на информационном входе D, но переключение происходит не сразу, а с приходом тактового импульса на второй вход C. Важнейшее свойство D-триггеров в том, что, как только на вход С поступает импульс, на выходе Q устанавливается тот же уровень напряжения, который в этот момент действует на входе D, то есть переброс триггера происходит с некоторым отставанием Δt относительно смены сигнала на входе D. Поэтому D-триггера ещё называют триггерами задержки[1].
У каждого триггера есть входы D, S и R, а также комплиментарные выходы Q и Q. Входы S и R – асинхронные, потому что они работают (сбрасывают состояние триггера) независимо от сигнала на тактовом входе; активный уровень для них – низкий. Сигнал от входа D передаётся на выходы Q и Q по положительному перепаду импульса на тактовом входе С (от Н к В). Чтобы триггер переключился правильно, уровень на входе D следует зафиксировать заранее, перед приходом тактового перепада. Защитный интервал должен превышать время задержки распространения сигнала в триггере. Если на входы S и R триггеров ТМ2 одновременно подаются напряжения низкого уровня, состояние выходов Q и Q окажется неопределённым. Загрузить в триггер входные уровни В или Н (то есть 1 или 0) можно, если на входы S и R подать напряжение высокого уровня.
Микросхема К561 ИЕ8 – десятичный счётчик-делитель. Он содержит 10 дешифрированных выходов Q0…Q9. Схема счетчика содержит пятикаскадный высокоскоростной счётчик Джонсона и дешифратор, преобразующий двоичный код в сигнал на одном из десяти выходов.
Если на входе разрешения счёта ЕС присутствует низкий уровень, счётчик выполняет свои операции синхронно с положительным перепадом на тактовом входе C. При высоком уровне на входе ЕС действие тактового входа запрещается и счёт останавливается. При высоком уровне на входе сброса R счётчик очищается до нулевого отсчёта.
На каждом выходе дешифратора высокий уровень появляется только на период тактового импульса с соответствующим номером. Счётчик имеет выход переноса Свых. Положительный фронт выходного сигнала переноса появляется через 10 тактовых периодов и используется, поэтому как тактовый сигнал для счётчика следующей декады. Максимальная тактовая частота для счётчика 2 МГц. Длительность импульса запрета счёта должна превышать 300нс, длительность тактового импульса не должна быть меньше 250нс. Время действия импульса сброса должно превышать 275нс.
Микросхема К561ИЕ14 – четырёхразрядный реверсивный счётчик. Он может работать как двоичный и как десятичный делитель. Внутренняя структура счётчика для увеличения быстродействия снабжена схемой ускоренного переноса.
Счётчик имеет четыре раздельных выхода Q0-Q3 и выход переноса Свых. Вход тактовых импульсов С единый для счёта на увеличение и уменьшение. Чтобы организовать раздельные тактовые входы СU (на увеличение) и СD (на уменьшение), требуется на дополнительной микросхеме К561ЛА7 (И) собрать RS-защёлку. Если на вход CD данной схемы поступит сигнал высокого уровня, вход переключения направления счёта U/D счётчика ИЕ14 получит напряжение низкого уровня и счёт будет уменьшаться. На другом выходе С схемы формируется единая тактовая сетка, которую следует подать на вывод 15 ИЕ14.
Запрещается счёт, то есть действие тактовых импульсов, с помощью высокого уровня на входе переноса Свх (это же вход «Запрета такта»). С помощью входа разрешения предварительной записи SE (когда на нём присутствует напряжение высокого уровня) можно записать в счётчик начальный код, воспользовавшись входами S0-S3. Если на эти провода поданы напряжения низких уровней, счётчик даёт приращение (уменьшение) содержимого на 1 при каждом положительном тактовом перепаде.
На выходе переноса Свых нормальное напряжение высокого уровня. Оно переключается к низкому уровню, если в режиме «больше» счёт стал максимальным (или минимальным в режиме «меньше»). В это время на входе Свх сигнал разрешающий, то есть напряжение низкого уровня. Если вывод Свх не используется, его надо подключить к нулю.
Счёт будет вестись в двоичном формате, если на входе B/D (Бинарный/Децимальный) присутствует напряжение высокого уровня. Счёт будет десятичным, если на вход B/D подано напряжение низкого уровня. Наконец, счётчик увеличивает содержимое, если на вход U/D (Больше/Меньше) подаётся напряжение высокого уровня. При напряжении низкого уровня на входе U/D счёт уменьшается.
При параллельном соединении тактовых входов нескольких счётчиков К561ЕИ14 получим быстрый синхронный счёт. В асинхронном режиме многокаскадный счётчик работает медленнее. Максимальная тактовая частота счётчика К561ИЕ14 2 МГц (при Uи.п=10В), время установления режимов после их переключения – более 460нс, длительность времени импульса предварительной записи по входам S0-S3 не менее 320нс (660нс при напряжении питания 3В).
Число кодовых комбинаций, формируемых электронным блоком, - 108. С учётом различного позиционного расположения кнопок общее число кодовых комбинаций составляет 6·108.
Код представляет собой последовательность чисел от 0 до 9. Длина кода определяется пользователем и может быть от 1 до 8 цифр. Его набирают двумя кнопками: одна используется для набора числа, а другая – для перехода к следующей цифре. Для набора цифры нужно нажать на кнопку требуемое число раз. Всего в узле набора три кнопки. Третья используется для включения замка.
Питание на электронный блок замка поступает от сети переменного тока 220 В, потребляемая мощность – не более 2 Вт. Возможно автономное питание от батареи гальванических элементов напряжением 9 В, при этом потребляемый ток в режиме ожидания не более 1 мкА, а режиме набора кода – не более 10 мА. Время работы в автономном режиме от одного компонента гальванических элементов – не менее шести месяцев.
Принципиальная схема электронного блока показана на рис.1. В исходном состоянии транзистор VT6 закрыт и устройство обесточено. При одновременном нажатии на кнопки SB2 и SB3 через цепь протекает зарядный ток конденсатора C12, который открывает транзистор VT6. триггер на элементах DD3.3 и DD3.4 устанавливается в единичное состояние. Транзистор VT4 открывается и поддерживает открытым транзистор VT6. если отпустить кнопку SB2, то по цепи поступит низкий уровень на вывод 5 элемента DD3.4, триггер сбросится, что приведёт к закрытию транзисторов VT4, VT6 и отключению питания. Чтобы этого не произошло, необходимо сначала отпустить кнопку SB3, при этом разорвётся цепь подачи низкого уровня на DD3.4.
После открытия транзистора VT6 дифференцирующая цепь С13 R29 совместно с элементом DD3.2 формируют сигнал сброса, который через элемент DD4.4 обнуляет счётчик DD8, а через DD4.3 обнуляет счётчик DD5 и устанавливает триггер DD2.2 в состояние 1. На инверсивном выходе этого триггера возникает низкий уровень, который разрешает работу счётчикам DD5, DD8 и мультиплексору DD7. Нулевой код на выходе счётчика DD5 открывает канал Х0 в мультиплексорах DD6 и DD7.
Цифры кода набирают кнопкой SB2. элементы DD4.1 и DD4.2 предназначены для подавления дребезга контактов SB2.1. Предположим, первая цифра кода – 3. Если нажать на кнопку SB2 три раза, то на вход СР счётчика DD8 поступят три импульса. На выходе 3 этого счётчика возникнет высокий уровень, который, в свою очередь поступит на вход Х0 мультиплексора DD6. через открытый канал мультиплексора высокий уровень поступает на вход D триггера DD2.2.
Переход к набору другой цифры осуществляется кнопкой SB1. Триггер DD2.1 подавляет дребезг контактов SB1.1. Если теперь нажать на кнопку SB1, то сигнал с выхода мультиплексора DD6 запишется в триггер DD2.2. Так как триггер уже был в состоянии 1, он не изменит своего состояния. Напомним, оно разрешает работу остальным узлам. Если момент перехода выбран неправильно, то триггер перейдёт в состояние 0 и работа счётчиков DD5, DD8, а также мультиплексора DD7 будет запрещена.
При отпускании кнопки SB1, когда антидребезговый триггер DD2.1 вернётся в исходное состояние 0, счётчик DD8 будет сброшен, а счётчик DD5 увеличит своё состояние на единицу и откроет канал Х1 мультиплексоров DD6 и DD7. Процесс набора продолжается до тех пор, пока правильно набираются цифры.
Высокий уровень с резистора R31 поступает через контакт А11 и установленную перемычку на один из выводов Б9-Б16 разъёма XS4. Таким образом, на одном из входов Х0-Х7 мультиплексора DD7 присутствует высокий уровень. Этот вход определяется перемычкой между контактами А11 и Б9-Б16, то есть длиной кодовой последовательности. Когда весь код окажется набранным и сигналы на адресных входах мультиплексора DD7 будут соответствовать тому входу Х0-Х7, на котором присутствует высокий уровень, этот уровень поступит на выход мультиплексора и откроет транзистор VT5. Транзистор VT7 также откроется, и напряжение питания поступит на электромагнит Y1. Язык защёлки втянется и дверь можно будет открыть.
Через контакт SB2.2 протекает не непосредственно ток базы транзистора VT6, а ток зарядки конденсатора С12. Это нужно для исключения разрядки гальванических элементов при отсутствии сетевого напряжения и умышленной механической фиксации кнопок в нажатом состоянии в течении длительного времени. После зарядки конденсатора С12 замкнутые кнопки SB2 и SB3 не мешают отключению питания триггером DD3.3, DD3.4.Нажатие на кнопку SB3 в любой момент времени отключает питание кодового устройства, переводя его в режим ожидания.
Инструкция пользователя
Для включения данного кодового замка используются две кнопки под номерами 2 и 3. Одновременно нажимая их и отпуская сначала третью, а потом вторую мы подаём питание на схему. Для выставления нужной вам кодовой комбинации используются перемычки (проводки), которые подходят к микросхеме К561КП2. Схема цифр представлена в таблице 1.
Для установки длины кодовой комбинации используются перемычки, расположенные в самом низу платы, под микросхемой К561КП2. Схема количества цифр представлена в таблице 2.
Для набора первой и последующих цифр кодовой комбинации используется кнопка 2, а переход для набора следующей цифры – кнопка 1. Для отключения питания устройства в любой момент времени используется кнопка 3.
При неправильно набранной комбинации придётся начинать набор с самого начала, то есть отключать кодовый замок и подавать питание заново. При отключении питания из сети 220В в данном устройстве предусмотрено автономное питание 9В. Батарейное устройство расположено в панели кнопочного управления. Для отпирания замка изнутри существует кнопка, подающая напрямую питание на соленоид, при удержании данной кнопки замок будет открыт, стоит только отпустить её, замок сразу же закроется.
При вводе кодовой комбинации с панели кнопочного управления соленоид будет удерживать язык замка в состоянии «открыто» примерно одну минуту.
Сразу хотим предупредить пользователя, микросхемы, используемые для создания данного кодового устройства, очень боятся статического электричества, поэтому при выставлении новой кодовой комбинации следует соблюдать осторожность. Один из простейших вариантов избежания выбивания какой-нибудь микросхемы, это при работе с платой устройства намотать на руку проволоку и заземлиться.
Применение данного прибора на практике
Данный прибор можно использовать как в промышленности, так и в быту. Малые габариты данного кодового замка позволяют легко установить его на любую дверь. Он хорош при использовании его на практике тем, что довольно-таки просто выставить нужную вам кодовую комбинацию (см. черт.1). В настоящее время не часть можно встретить людей, у которых стоит кодовый замок из-за не имения средств на его покупку, но собрав сам такое устройство можешь быть уверен, что ты в безопасности, если, конечно же, ты себе доверяешь.
Заключение
Для подведения итогов всей нашей дипломной работы можно сказать, что нам было не так то уж и легко её сделать, поскольку схема нашего дипломного проекта, опубликованная в журнале «Радио №6» 1998г. требовала тщательной доработки. То есть большое количество элементов было просто на просто замкнуто и работало в режиме короткого замыкания. В принципе микросхемы серии 561 могут работать в данном режиме, но это, как вы наверняка догадались, крайне не желательно.
Поскольку данная схема имеет ряд перечисленных достоинств и незначительных недостатков её можно использовать абсолютно в любом помещении, даже в помещении повышенной опасности, т.к. данная схема питается напряжением 5-12В.
В принципе данное устройство можно было реализовать на одном элементе ПЗУ с немногочисленными элементами обвязки, но, по нашим рассуждениям, такая схема имеет больше недостатков, одним из оных является то, что при перепрограммировании (выставлении новой кодовой комбинации) пришлось бы подключать программатор (устройство для занесения данных в микросхемы ПЗУ).
Данная схема кодового замка, при правильной её сборке будет работать не менее 10 лет без перебойно. Возможны только мелочи от механических воздействий на данное устройство, хотя для защитой от этого служит корпус.
Список используемой литературы
1. «Популярные цифровые микросхемы», Москва «Металлургия», 1988г., Б.Г. Белкин, С.А. Бирюков и д.р.
2. Агаханян Т.М. Основы транзисторной электроники. –М.: Энергия, 1974.
3. Диоды и тиристоры / Под общ. редакцией А.А. Чернышёва. –М.: Энергия, 1975.
4. Аналоговые и цифровые интегральные схемы / под ред. С.В.Якубовского. –М.: Сов. радио, 1979.
5. Микросхемы и их применение / В.А. Батушев, В.Н.Виниаминов, В.Г.Ковалев и др. –М.: Энергия, 1978.
6. Справочник по полупроводниковым диодам, транзисторам и интегральным схемам / Под общ. ред. Н.Н.Горюнова. –М.: Энергия, 1979.
7. Интегральные схемы в практике / Под ред. Конов К., Щерев А. София: Техника 1976.
8. Микросхемы и их применение / Под ред. В.А. Батушев, В.Н.Виниаминов, В.Г.Ковалев и др. – 2-е изд. М.: Радио и связь, 1983.
9. Радиомастер / Под ред. Б.В. Жуков, В.Т. Яшин.–М.:ДОСААФ, 1982.
10. Электроника. От теории к практике / Под ред. Дж.Э. Фишер, Х.Б. Гетланд: пер. с немецкого –М.: Энергия, 1980.
11. Логика машин / Под ред. В. Янцева -: Моделист-конструктор. 1992, №11
12. Измерения при настройке радиоаппаратуры / Под ред. Б.Г. Соболевский, В.В. Фролов. –М.: Энергия, 1980.
Содержание:
Введение ________________________________________________________ 2
Достоинства и недостатки __________________________________________ 7
Трудности, при выполнении дипломного проекта ______________________ 7
Экономические трудности при выполнении дипломного проекта _________ 11
Номиналы используемых микросхем и радиодеталей и их стоимость ______ 11
Техника безопасности при работе с прибором _________________________ 12
Принцип работы __________________________________________________ 13
Принципиальная схема устройства ___________________________________19
Инструкция пользователя __________________________________________ 20
Применение данного прибора на практике ____________________________ 21
Список используемой литературы ___________________________________ 23
Содержание ______________________________________________________ 24
Рецензия ________________________________________________________ 25
[1] Термин «триггер задержки» иногда объясняют тем, что в интервалах между тактовыми импульсами D-триггер сохраняет (задерживает) на выходе Q уровень напряжения, существовавший на входе D в предыдущем такте. (Пер.)
