4. Выбор элементной базы
Перечень электронных компонентов кодового электронного замка представлен в документе, имеющем код ПЭ3.
В устройстве использованы:
постоянные резисторы С1-4-0,25 (R1… R11), С1-4-0,5 (R12); диоды 1N4148 (VD1…VD11); светодиод АЛ307АМ (HL1); электролитический конденсатор К50-35 (С1); транзисторы BD437 (VT1) и BD711(VT2); микросхемы 74HC74 (DD1…DD4), 74HC00(DD5), 74HC02(DD6), 74HC160(DD7), 74HC4511(DD8); электромагнитное реле МК3Р(K1); переключатели ВДМ1-10(SO1…SO9); кнопки TC002N11ASGNURUB (SB1… SB13); индикатор SC56-21(7seg1);
гальванический элемент GP 1604A(Б1).
Отметим возможность замены любого элемента схемы на соответствующий ему функциональный аналог. При замене микросхем стоит обратить внимание на соответствие режимов работы по логическим уровням с исходной (по положительному/отрицательному импульсу) и в случае необходимости предусмотреть включение в цепь инверторов к примеру 74HC04. Также при замене конденсатора С1 стоит иметь в виду, что его ёмкость задаёт время срабатывания исполнительного механизма. В схеме использован семисегментный светодиодный индикатор с общим анодом, на что следует обратить внимание при его замене, а также при замене дешифратора.
5. Разработка схемы электрической принципиальной
Электрическая принципиальная схема кодового электронного замка представлена на чертеже, имеющем код Э1.
Описание элементов входящих в схему устройства:
-
Кнопки тактовые TC002N11ASGNURUB (SB1… SB14), без фиксационные, с подсветкой.
Технические характеристики:
Рабочее напряжение, В…………….………………….12
Рабочий ток, A………………….……………………0,05
Размеры корпуса, мм……………………………...14х14
Размер кнопки, мм…………………………………11х11
Схематическое обозначение:
-
Гальванический элемент GP 1604A(Б1):
Технические характеристики:
Напряжение, В…………………………………………..9
Температура хранения, °С…….………........от -40 до 50
Температура эксплуатации, °С……….....….от -30 до 50
Схематическое обозначение:
-
Переключатели ВДМ1-10(SA1…SA12):
Технические характеристики:
Количество контактных групп, шт…………………...10
Шаг, мм……………………………………………….2.54
Электрическая надежность, перекл………………..2000
Усилие при переключении, Гс…………….не более 800
Сопротивление контактов, Ом……………………….0.1
Материал контактов………………………….…..никель
Рабочее напряжение, В………………………………..24
Рабочий ток, мА……………………………………….25
Материал корпуса………………………...термопластик
Рабочая температура, °С………………..…..от -40 до 85
Тип корпуса…………………………….…………….DIP
Положение движка…………………….………….сверху
Схематическое обозначение:
-
Микросхема 74HC74:
Содержит два синхронных D-триггера, срабатывающие по положительному импульсу. Низкий уровень напряжения на входах установки или сброса устанавливает выходы триггера в соответствующее состояние вне зависимости от состояния на других входах (C и D). При наличии на входах установки и сброса напряжения высокого уровня для правильной работы триггера требуется предварительная установка информации по входу данных относительно положительного фронта тактового сигнала, а также соответствующая выдержка информации после подачи положительного фронта синхросигнала.
Таблица истинности
|
Входы |
Выходы |
||||
|
S |
R |
C |
D |
Q |
|
|
0 |
1 |
X |
X |
1 |
|
|
1 |
0 |
X |
X |
0 |
|
|
0 |
0 |
X |
X |
? |
|
|
1 |
1 |
↑ |
1 |
1 |
|
|
1 |
1 |
↑ |
0 |
0 |
|
|
1 |
1 |
0 |
X |
Q0 |
|
Технические характеристики:
Рабочая частота, МГц………….………………….до 62,5
Напряжение питания, В…………………………….5 – 12
Рабочий ток, мкА……….………………………………20
Рабочая температура, °С…………………....от -40 до 125
Схематическое обозначение:
-
Микросхема 74HC00, содержит 4 четыре элемента И-НЕ.
Таблица истинности
|
Входы |
Выход |
||
|
1 |
2 |
3 |
|
|
0 |
0 |
1 |
|
|
0 |
1 |
1 |
|
|
1 |
0 |
1 |
|
|
1 |
1 |
0 |
|
Технические характеристики:
Рабочая частота, МГц……………….…………….до 62,5
Напряжение питания, В…………………………….5 – 12
Рабочий ток, мкА……………….………………………20
Рабочая температура, °С…………………....от -40 до 125
Схематическое обозначение:
-
Микросхема 74HC02, содержит 4 четыре элемента ИЛИ-НЕ.
Таблица истинности
|
Входы |
Выход |
||
|
2 |
3 |
1 |
|
|
0 |
0 |
1 |
|
|
0 |
1 |
0 |
|
|
1 |
0 |
0 |
|
|
1 |
1 |
0 |
|
Технические характеристики:
Рабочая частота, МГц………………….………….до 62,5
Напряжение питания, В…………………………….5 – 12
Рабочий ток, мкА…………………….…………………20
Рабочая температура, °С…………….……...от -40 до 125
Схематическое обозначение:
-
Микросхема 74HC160:
Микросхема представляет четырёхразрядный двоично-десятичный счётчик с асинхронным сбросом, дешифрирующим счётным выходом, с возможностью синхронной установки в произвольное состояние от нуля до девяти. В качестве запоминающего элемента используется J-K триггер с внутренней задержкой.
Счётчик имеет вход синхронизации С, вход установки нуля R, четыре информационных входа D1-D4, входы разрешения счёта V2, разрешения переноса Р1, четыре выхода Q1-Q4 и выход переноса информации Р2.
Счётчик устанавливается в предварительное состояние при наличии на входе разрешения V2 низкого уровня. В этом случае разрешена подача сигналов на входы J-K триггеров через информационные входы D1-D4. Информация передаётся на выходы при поступлении положительного фронта тактового импульса на вход синхронизации. Операция счёта происходит при наличии на входах V11, P1, V2, R высокого уровня.
Схема устанавливается в нулевое состояние при подаче на вход напряжения низкого уровня. В режиме записи на шины V2 подаётся низкий уровень, R – высокий, а состояние входов V1 и P1 могут быть любыми.
Для переноса импульса в следующий каскад предусмотрена специальная схема с входом разрешения переноса Р1 и выходом Р2. При подаче на вход схемы девятого счётного импульса на выходе появляется высокий уровень. После девятого импульса, когда счётчик обнуляется, выход Р2 снова переходит в состояние низкого уровня. Следовательно, на каждые дясять счётных импульсов формируется один импульс переноса на вход счётчика старшего разряда.
Таблица истинности
|
Режим |
Вход |
Выход |
|||||||
|
R |
C |
V1 |
P1 |
V2 |
Dn |
Qn |
P2 |
||
|
Сброс |
0 |
X |
X |
X |
X |
X |
0 |
0 |
|
|
Параллельная загрузка |
1 |
X |
X |
X |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
1 |
X |
X |
X |
0 |
1 |
1 |
1 |
||
|
Счёт |
1 |
↑ |
1 |
1 |
1 |
X |
счёт |
1 |
|
|
Хранение |
1 |
X |
0 |
X |
1 |
X |
Qn |
1 |
|
|
1 |
X |
X |
0 |
1 |
X |
Qn |
1 |
||
Технические характеристики:
Рабочая частота, МГц……………….…………….до 62,5
Напряжение питания, В…………………………….5 – 12
Рабочий ток, мкА………………….……………………20
Рабочая температура, °С……………….…...от -40 до 125
Схематическое обозначение:
-
Микросхема 74HC4511:
Данная микросхема представляет собой дешифратор двоичного кода в семисегментный. Входы BI и LT служат для проверки работоспособности индикатора. Если на BI подать ноль на всех выходах будет присутствовать низкий уровень, а если на BI подать ноль на всех выходах будет присутствовать высокий уровень. Если на входе LE присутствует низкий уровень происходит дешифрация сигналов, а с приходом выходом высокого уровня на LE входные сигналы защёлкиваются и состояние выходов не изменяется пока уровень LE.
Таблица истинности
|
Входы |
Выходы |
|||||||||||||||
|
LE |
BI |
LT |
D |
C |
B |
A |
a |
b |
c |
d |
e |
f |
g |
дисплей |
||
|
X |
X |
0 |
X |
X |
X |
X |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
8 |
||
|
X |
0 |
1 |
X |
X |
X |
X |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
пусто |
||
|
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
||
|
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
||
|
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
2 |
||
|
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
3 |
||
|
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
4 |
||
|
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
5 |
||
|
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
6 |
||
|
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
7 |
||
|
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
8 |
||
|
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
9 |
||
|
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
пусто |
||
|
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
пусто |
||
|
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
пусто |
||
|
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
пусто |
||
|
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
пусто |
||
|
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
пусто |
||
|
1 |
1 |
1 |
X |
X |
X |
X |
* |
* |
||||||||
* независимо от входного двоичного кода сохраняется состояние выходов предшеcтвующих появлению высокого уровня на LE.
Технические характеристики:
Рабочая частота, МГц………….………………….до 62,5
Напряжение питания, В…………………………….5 – 12
Рабочий ток, мкА………………….……………………20
Рабочая температура, °С……………….…...от -40 до 125
Схематическое обозначение:
-
Светодиодный семисегментный индикатор SC56-21(7Seg1):
Технические параметры:
Материал……………………………………….……...GaP
Минимальная сила света Iv мин., мКд………………….3
Максимальная сила света Iv макс., мКд……….….....10.5
Количество сегментов……………………………..……..7
Количество разрядов………………………………..……1
Схема включения………………………..….….общ.катод
Высота знака, мм…………………………….………..14.2
Максимальное прямое напряжение, В…………….….2.5
Максимальное обратное напряжение, В………….…….5
Максимальный прямой ток, мА………….……….……25
Максимальный импульсный прямой ток, мА…….…140
Рабочая температура, °С………………….….от -40 до 85
Схематическое обозначение:
Цифровой блок замка питается от гальваноэлемента напряжением 9В. Питание исполнительного узла – от сети переменного тока напряжением 220В.