مسابقه هشتم: طراحی قفل دیجیتال

توضیحات مسابقه

درود به همه سیسوگی‌های عزیز! تا حالا اکثر مسابقات طراحی شده در سیسوگ با بیس میکروکنترلر بوده است، اما این با چالش ما مقداری متفاوت است، در این چالش شما قرار نیست که از زبان برنامه نویسی استفاده کنید و یا این که از میکروکنترلر بهره ببرید، این مسابقه به نحوی طراحی شده است که دانش طراحی دیجیتال شما را به چالش بکشد و مقداری دانش دیجیتال شما را محک بزند.😎

یادم میآد وقتی که هنوز میکروکنترلرها اینقدر در دسترس و فراگیر نبودند برای طراحی هرگونه مداری دو حق انتخاب بیشتر وجود نداشت، یا باید از مدارات آنالوگ و آپمپ و ترانزیستور استفاده می‌کردیم که محاسبات و پیچیدگی‌های خاص خودش را داشت و اگر می‌خواستیم راه نسبتا ساده تری رو بریم از آیسی های دیجیتال(لاجیک) مثل سری 74xx یا 40xx استفاده می‌کردیم، برای این کار باید ساعت‌ها در کوک بوک های TTL به دنبال آیسی میگشتیم که مثلا دو تا گیت AND و یه دونه NAND داشته باشه که نخوایم برای یه گیت NAND یه آیسی اضافه بذاریم، خلاصه که دوران خوشی بود، اما امروزه با فراگیر شدن انواع کنترلر قابل برنامه ریزی یه مقدار اون حس و حال گم شده، البته هنوز در مواردی که قابلیت اطمینان بالا یا سرعت بالا نیاز باشد همچنان از طراحی های دیجیتال استفاده می‌شود (نیم نگاهی به FPGA داشته باشید.)

برای آشتی با فضای فراموش شده طراحی دیجیتال این چالش طراحی مدار دیجتال است که در ادامه بیشتر صورت مساله رو توصیح خواهیم داد، با سیسوگ همراه باشید.✔✔✔

صورت مساله📃

در این چالش قصد داریم یک قفل رمزدار دیجیتال طراحی و پیاده سازی کنیم. تا اینجای کار ممکن است ایده‌های زیادی برای پیاده سازی به ذهن شما راه یافته باشد! اما با توجه به توضیحات قبل در این چالش قرار نیست از هیچ گونه کنترلری استفاده شود، اجازه دهید مقداری چالش را سخت تر کنیم، در این چالش استفاده از هیچ گونه حافظه قابل برنامه ریزی استفاده شود، مثلا استفاده از انواع ROM یا FLASH یا PAL یا GAL یا CPLD و …. غیر مجاز است. به شکل ساده در یک جمله میتوان چالش پیش رو را اینطور توضیح داد :

تا اینجای کار صورت مسئله ما مشخص شد و معلوم شد که با چه چالشی مواجه هستیم، برای روشن تر شدن صورت سوال، طرح کلی به شکل بلوک دیاگرام در تصویر زیر ترسیم شده است:

قفل رمزی ما باید قادر به دریافت و نمایش ۴ رقم کد باشد.

رمز باید توسط کلید‌های باینری (دیپ سوییچ یا باینری سوئیچ و ….) تعیین شود.

این قفل باید با استفاده از یک روتاری انکودر افزایشی (ولوم دیجیتال) و یک عدد شاسی بتواند عدد رمز عبور را دریافت کند.

رمز وارد شده روی ۴ عدد نمایشگر 7segment نشان داده شود.

جهت امنیت بیشتر قفل، ارقام رمز یکی یکی وارد می‌شوند.

با وارد کردن رمز صحیح، چراغ سبز رنگ برای مدتی مشخص (1 تا 3 ثانیه) روشن می‌شود؛ در غیر این صورت چراغ قرمز برای مدتی روشن شود.

روش ورود رمز📟

• ابتدا نمایشگر خاموش است. با زدن شاسی SET سیستم امکان دریافت رمز را پیدا خواهد کرد و یک رمز پیش فرض (مثلاً 0000) نمایش داده خواهد شد.
• با هر بار زدن شاسی SET، رقم رمز انتخاب می‌شود(یکان/دهگان/صدگان/هزارگان) و رقم بعدی قابل وارد کردن خواهد بود. هر رقم که انتخاب شد، با تغییر چرخانک متصل به انکودر، عدد رمز کم و زیاد شود. (بسته به جهت چرخش)
• رمز قفل با استفاده از 4 عدد سوئیچ باینری و یا دیپ سوئیچ تعیین می‌شود.
• وقتی 4 رقم وارد شد، با زدن شاسی SET رمز بررسی شده و نتیجه روی 2 چراغ (سبز و قرمز) نمایش داده شود.
• با تحریک مجدد شاسی، نمایشگر خاموش شده و همه چیز ریست می شود.

اگر رمز صحیح بود، برای مدتی بین 500 میلی ثانیه الی 1.5 ثانیه چراغ سبز روشن گردد. ✅ (ترجیحا تمام سگمنت های نمایشگر نیز روشن شود)

اگر رمز اشتباه بود، برای مدتی بین 1 تا 3 ثانیه چراغ قرمز روشن شود. ❌

جزئیات بیشتر⚡

• ورود رمز میتواند به جای کلید روتاری، با یک شاسی سه وضعیتی ناپایدار صورت گیرد، در این صورت ساز و کار میتواند کمی ساده تر باشد ولی انکودر روتاری مد نظر ماست.
• بهتر است اقلاً هنگامی که یک رقم انتخاب می‌شود، یک LED (مثلاً ممیز اعشاری نمایشگر) روشن شود و رقم انتخاب شده را مشخص کند؛ اگر رقمی که انتخاب شده است چشمک بزند، زیباتر خواهد بود ولی این امر مستلزم منابع سخت افزاری بیشتر خواهد بود، پس حرفه ایی ها و با تجربه ترها مد نظر داشته باشید که رقم جاری بهتر است چشمک زن باشد!
• رمز را با کلید های باینری می‌توان تعیین کرد. استفاده از دیپ سوییچ هم مجاز است.
• میتوان طرح را طوری اجرا نمود که در صورت ورود رمز صحیح، تمامی سگمنت‌های نمایشگر برای مدتی کوتاه با هم روشن شوند.
• ارقام رمز بایستی حتماً به صورت یکی یکی وارد شوند.
• ولتاژ تغذیه ورودی حداقل 9 ولت باشد.
• می‌توان یک شاسی ریست تعبیه کرد تا درصورت ورود عدد اشتباه بتوان ارقام رمز را پاک کرد.

قوانین و نحوه شرکت در مسابقه:

شرایط داوری👨🏻‍🏫

• استفاده از هر نوع عنصر برنامه پذیر و حافظه دار اعم از میکرو کنترلر – CPLD – PAL – GAL – EPROM و … قابل پذیرش نیست و به پرسش ها در این خصوص پاسخ داده نخواهد شد!
• صرفاٌ استفاده از قطعات CMOS و TTL مجاز است. (استفاده از رگولاتور و آرایه ترانزیستور و اپتو کوپلر منعی ندارد)
• استفاده از هر نوع تراشه خطی قابل پذیرش نیست. (بجز تنظیم کننده ولتاژ)
• استفاده از دیود و ترانزیستور مجاز است.
• بکار گرفتن گیت های منطقی حدالمقدور به صورت تراشه های مجتمع باشد و از بکار بردن دیود و ترانزیستور به عنوان گیت منطقی پرهیز کنید. (در حد یک الی دو گیت منطقی از سر ناچاری منعی ندارد)
• در صورتی که مدل شبیه سازی روتاری انکودر در دسترس شما نبود، از منابع پالسی یا کلید استفاده کنید. به هر حال طراحی سخت افزار قرائت انکودر الزامی است.
• هرچه تعداد آیسی های بکار رفته کمتر باشد امتیاز طراحی بیشتر خواهد بود. بدین معنی که استفاده از هر آیسی برای شما امتیاز منفی خواهد داشت و برنده کسی است که کمترین امتیاز منفی را داشته باشد.
• پیاده سازی زیبایی های بصری(مثل چشمک زدن هنگام ورود رمز یا روشن شدن همه سگمنت ها و ….) دارای امتیاز مثبت است.

جایزه مسابقه سیسوگ🏆

به اولین طرح برنده که با ذکر توضیحات کافی ارائه شده باشد یک عدد اورنج پای به همراه مبلغ بیست میلیون ریال جایزه نقدی تعلق خواهد گرفت.

• بورد اورنج پای
• لایسنس دوره آموزشی طراحی PCB (به ارزش 2 میلیون تومان)

نحوه ارسال پاسخ📥

می‌تونید ابتدا یک بلوک دیاگرام ترسیم کنید و سپس طرح خود را بسط دهید و در نرم افزار های شبیه ساز، آن را شبیه سازی و بررسی نمایید.

نرم افزارهای مورد پذیرش برای ما این موارد می باشد:

• پروتئوس (ورژن های 7.9 و  7.10 آن سبک و کارآمد بوده و زیاد خطا نمی دهد)
• مولتی سیم (اگر با پروتئوس آشنایی ندارید، میتوانید از این نرم افزار استفاده کنید – ولی تا حدی کار برای شما دشوار خواهد بود)

طرح های خود را برای ما ارسال کنید و برای ما فایل اون را به صورت فشرده ارسال کنید. قالب صحیح به این صورت باشد:

Your Name . ZIP📁

درون فایل میتونید تصویر بلوک دیاگرام خودتون و فایل های شبیه سازی رو قرار بدید.

یعنی یک فایل حاوی حداکثر 3 پوشه:

• طراحی های اولیه
• شبیه سازی

پاسخ های خود را به ایمیل زیر ارسال نمایید.✅✅✅

شرایط شرکت در مسابقه✔

1. عنوان ایمیل ” مسابقه هشتم سیسوگ” باشه.
2. در بخش توضیحات نام و نام خانوادگی
3. سپس توضیحات راجع به فرایند انجام پروژه در توضیحات ایمیل

از بین طرح های پذیرفته شده با توجه به امتیاز طرح و به قید قرعه جوایز و یادبود اعطا خواهد شد.

شرایط ارزیابی📜

دانلود اکسل امتیاز ها

امتیاز شرکت کنندگان در این مسابقه🤩

دریافت جوایز😍

برای دریافت جوایز با آیدی sisoogOs@ در تلگرام در ارتباط باشید.📲