طراحی قفل دیجیتال با برنده های مسابقه هشتم سیسوگ!

سلام خدمت تمامی همراهان عزیز، در این مطلب پاسخ شرکت کنندگان مسابقه هشتم سیسوگ را با کمی تاخیر منتشر می کنیم. امتیاز شرکت کنندگان به شرح زیر است.

در این مطلب توضیحات شبیه سازی نفر اول، سوم و پنجم را میتوانید مشاهده کنید.

توضیح شبیه‌سازی آقای حیدری

روتاری سوئیچ

برای شبیه‌سازی روتاری سوئیچ از آیسی 4013 و ترکیب مقاومت و خازن استفاده شده است. دو عدد سوئیچ برای کار با روتاری پیش‌بینی شده.

سوئیچ DIR

در صورت بسته بودن جهت شمارش افزایشی و در صورت باز بودن جهت شمارش کاهشی

سوئیچ CLK

بعد از تعیین وضعیت جهت شمارش با یک‌بار قطع و وصل این کلید یک واحد شمارش انجام می‌شود.

نکته: بعد از هر تغییر وضعیت چرخش باید CLK دو واحد شمارش انجام دهد تا روال موردنظر شمارش انجام گیرد.

کلید فشاری SET

برای شروع فرایند واردکردن رمز، سوئیچ بین سگمنت‌ها و بررسی رمز وارد شده از این کلید استفاده می‌شود.

کلید فشاری RESET

برای ریست‌کردن پروسه‌ی واردکردن رمز به ابتدا، می‌توان از این کلید استفاده کرد.

دیپ‌سوئیچ‌ها

برای واردکردن رمز اصلی مدار از این دیپ‌سوئیچ‌ها استفاده می‌شود. به ترتیب دیپ سوئیچ بالا رقم سمت چپ (هزارگان) و دیپ سوئیچ پایین رقم سمت راست (یکان) را تعیین می‌کنند. اعداد به‌صورت مبنای دو وارد می‌شوند که به همین دلیل به چهار بیت برای واردکردن رقم در بازه‌ی 0 الی 9 بیشتر نیاز نیست.

روش کار

ابتدای شبیه‌سازی سگمنت‌ها خاموش هستند. برای شروع کار یک‌بار SET را می‌زنیم. سگمنت‌ها با عدد پیش‌فرض 0000 روشن شده و سگمنت سمت چپ شروع می‌کند به چشمک زدن. با تغییر وضعیت کلید‌های DIR و CLK می‌توان عدد مورد نظر را وارد کرد. سپس دوباره کلید SET را می‌زنیم تا رقم بعدی انتخاب شده و چشمک بزند. در این حالت رقم سمت چپ دیگر چشمک نزده و بر روی آخرین عدد وارد شده ثابت می‌ماند. این روال را تا آخرین سگمنت ادامه می‌دهیم. پس از وارد کردن همه‌ی اعداد کلید SET را بار دیگر فشار می‌دهیم تا رمز وارد شده با رمز اصلی مقایسه شود. اگر رمز اشتباه باشد LED قرمز به مدت حدود 5 ثانیه روشن می‌شود. اگر رمز درست باشد LED سبز به مدت حدود 3 ثانیه روشن شده و همزمان تمام سگمنت‌ها با هم روشن می‌شوند (8888). اگر دوباره SET را بزنیم سگمنت‌ها خاموش شده و روال از اول شروع می‌شود.

در هر مرحله می‌توان با فشردن کلید RESET همه چیز را به شرایط اولیه برگرداند (خاموش‌شدن تمام سگمنت‌ها و آماده‌شدن برای شروع دوباره).

توضیح خلاصه‌ی مدار

• برای شبیه‌سازی روتاری سوئیچ از آیسی فلیپ‌فلاپ 4013 استفاده شده است.
• با فشردن کلید SET سگمنت اول توسط آیسی 4017 انتخاب می‌شود. همچنین دیپ سوئیچ متناظر با آن نیز فعال می‌شود.
• با هر بار کلاک از سمت روتاری سوئیچ (بسته به وضعیت DIR) آیسی کانتر 4510 یک واحد می‌شمارد.
• با فشردن دوباره‌ی کلید SET مقدار وارد شده در آیسی 4510 با مقدار دیپ سوئیچ انتخاب شده، توسط آیسی 7485 مقایسه می‌شود.
• اگر عدد وارد شده درست باشد آیسی 40160 یک واحد باینری می‌شمارد. اگر درست نباشد شمارشی انجام نمی‌گیرد.
• بعد از واردکردن تمامی ارقام برای اعلام نتیجه، اگر 40160 عدد 4 (حداکثر عددی که می‌تواند شمرده باشد اگر همه‌ی رقم‌های وارد شده صحیح بوده باشند.) نشان می‌دهد. با استفاده از همین پین (Q2) تایمر LED مورد نظر (سبز یا قرمز) روشن می‌شود.
• در این مدار برای نمایش عدد باینری بر روی سون سگمنت از آیسی 4543 استفاده شده است.
• برای چشمک‌زدن سگمنت در زمان واردکردن رمز از مدار آاستابل استفاده شده است.
• گیت‌های AND و OR (که برای هر کدام از یک آیسی 4 گیتی استفاده شده) برای کنترل حالت‌های مختلف سون سگمنت‌ها (مثل چشمک‌زدن و روشن‌شدن همه‌ی سگمنت‌ها) استفاده شده است.
• دیودهای استفاده شده بر روی دیپ سوئیچ‌ها برای جلوگیری از اتصال کوتاه در زمان انتخاب دیپ سوئیچ استفاده شده است. می‌توان به‌جای آن‌ها از دو عدد آیسی 4072 (در هر کدام دو گیت OR چهار ورودی) استفاده کرد.

در این طرح از 10 عدد آیسی (به غیر از 4013 که برای شبیه‌سازی روتاری است) استفاده شده است. اگر به جای دیودهای دیپ سوئیچ از دو عدد 4072 استفاده کنیم مجموع آیسی‌ها به 12 عدد می‌رسد.

توضیح شبیه‌سازی آقای بافنده

توضیح شبیه‌سازی آقای رفیعی

با سلام، عرفان رفیعی هستم، این طراحی من برای چالش قفل رمز دیجیتال با آی‌سی‌های TTL هست. من قبلاً هم همین طرح رو فرستادم؛ ولی این کامل ترینشون و نهایی هست.

ای سی های استفاده شده در این شبیه سازی

در این طراحی 23 آی‌سی استفاده شده است که عبارت اند از:

•  comprator دو عدد
•  multiplexer دو عدد
•  4017 یک عدد
•  4093 یک عدد
•  4013 دو عدد
•  And gate -> 4 gate for each chip 7408 سه عدد
•  OR gate -> 4 gate for each chip   4071 یک عدد
•  nand gate -> 4 gate for each chip دو عدد
•  4024 یک عدد
• 74191 یک عدد
• 74138 یک عدد
• 7448 یک عدد
•  4510 چهار عدد
• 7414 یک عدد

این مدار به‌صورت مالتی پلکس بسته شده دارای قابلیت‌های بصری نیز است. موقع واردکردن عدد، عدد مدنظر چشمک می‌زند و در پس از ورود رمز به‌صورت خودکار رمز پاک می‌شود و در مدت‌زمان روشن بودن LEDها نمایشگر به‌صورت کلی رمز وارد شده را به‌صورت چشمک‌زن نمایش می‌دهد.

• همچنین، قابلیت تنظیم سرعت چشمک‌زدن نیز دارد.
• اگر رمز بیش از تعداد مجاز تعیین شده اشتباه وارد شود مدار بوق ممتد می‌زند و قفل می‌کند و دیگر ورودی نمی‌پذیرد.
• اگر در طول زدن رمزها قبل از رسیدن به تعداد مجاز رمزهای اشتباه تعیین شده، رمز صحیح وارد شود حافظه رمزهای اشتباه ریست می‌شود.
• پس از شروع شبیه‌سازی با زدن دکمه SET عبارت – – – – نمایش داده می‌شود. همانند تصاویر زیر،
• پس از یکبار دیگر کلیک‌کردن بر روی کلید SET وارد منوی ورود رمز می‌شود که عدد هزارگان چشمک‌زن می‌شود و عددی که با انکودر تنظیم می‌کنید را دریافت می‌کند.
• پس از هر بار کلیک بر روی دکمه SET عدد قابل‌تنظیم از هزارگان به سمت یکان حرکت می‌کند تا به یکان برسد، پس از واردکردن رمز یکان با زدن دکمه SET رمز بررسی می‌شود اگر رمز صحیح بود، لامپ سبز روشن می‌شود و در این زمان نمایشگر رمزی که وارد کردید را به‌صورت چشمک‌زن نمایش می‌دهد و در نهایت لامپ سبز خاموش می‌شود.
• اگر رمز اشتباه باشد، یکی از فرصت‌های شما برای ورود رمز از بین می‌رود و لامپ قرمز روشن خواهد شد و در همین حال رمز وارد شده تا زمان روشن بودن لامپ قرمز بر روی نمایشگر چشمک می‌زند. در صورتی در این زمان کلید SET را بفشارید زمان LED و چشمک‌زن‌ها هم نادیده گرفته می‌شوند و باعث می‌شود شما بتوانید به‌راحتی رمز را  وارد کنید.
• درصورتی‌که عدد وارد شده از 9 بیشتر شود به صفر برمی‌گردد و بالعکس اگر عدد از صفر کمتر شود به 9 برمی‌گردد.

پس از واردکردن رمز صحیح: تا زمان روشن بودن LED سبز نمایشگر نیز چشمک می‌زند.

پس از وارد کرد رمز اشتباه: تا زمان روشن بودن LED قرمز نمایشگر نیز چشمک می‌زند.

این مدار قابلیت اضافه‌کردن تنظیم نور صفحه‌نمایش نیز دارد که توسط یک PWM و چند دیود انجام می‌شود؛ ولی چون شبیه‌ساز نمی‌تواند آن را نشان دهد از اضافه‌کردن این بخش منصرف شدم.

این مدار با دو آی‌سی کمتر هم قابلیت پیاده‌سازی داشت؛ ولی چون سون سگمنت‌ها به‌صورت مالتی پلکسی درایو شده‌اند، برای اینکه در محیط شبیه‌سازی تصویر لرزش داشت مجبور شدم دو آی‌سی اضافه کنم تا لرزشش در محیط شبیه‌سازی از بین برود (درصورتی‌که در دنیای واقعی مشکلی نداشت).

علت اینکه به‌صورت باینری رمزگذاری نکرده‌ام این بود که آی‌سی 7448 خروجی جالبی برای اعدادبالا تر از 9 نداشت و اکثرا یک سری سمبل‌ها نامفهوم بود؛ بنابراین از این آپشن صرف نظر کرده‌ام وگرنه قطعه اضافه‌تری لازم نداشت.

در وصف توضیح کارکرد هر مدار باید گفت که کانترهای 4510 برای اضافه کردن و کم کردن مقدار توسط انکودر هستن و همچنین ذخیره عدد وارد شده. این آی‌سی‌ها مقادیر را بر اساس وضعیت دکمه SET از ورودی دریافت میکنند و بر روی خروجی نمایش می دهند.

آی‌سی 4013 یک عدد فیلپ فلاپ D هست که یک پارت آن برای بخش چشمک زن و خواندا انکودر مصرف شده و دیگری برای بخش حافظه رمزهای وارد شده اشتباه.

مالتی پلکس‌ها و کانتر 74191 و کانتر 74138 برای درایو کردن سون سگمنت استفاده می شوند. 744024 برای تقسیم کلاک و رسیدن به یک کلاک با دوره تناوب پایین استفاده می شود که بتوان با کمک آن سگمنت ها رو چشمک زن کرد. با تعویض خروجی 744024 می‌توان سرعت چشمک زدن را تغییر داد.

مقایسه‌کننده‌ها به کمک چند گیت منطقی برای فهمیدن درستی رمز استفاده می‌شوند و  در آخر، آی‌سی 4093 برای خاموش‌کردن LEDها پس از یک مدت خاص، تولید پالس موردنیاز سون سگمنت و عمل‌کردن به‌عنوان گیت نات استفاده شده‌اند.

یک عدد فایل شبیه‌سازی ارسال می‌شود (Sl_V5) به‌علاوه فیلم عملکرد مدار.

توضیح شبیه‌سازی خانم رحمانی

توضیح شبیه‌سازی آقای وداعی

ادامه توضیحات شبیه سازی جناب آقای وداعی را در PDF زیر می توانید مشاهده نمایید.