Bài toán thiết kế hệ thống khóa có mã hóa dựa trên các nguyên lý kỹ thuật số logic cơ bản (Sinh viên Nguyễn Việt Hùng)

Bài toán thiết kế hệ thống khóa có mã hóa dựa trên các nguyên lý kỹ thuật số logic cơ bản (Sinh viên Nguyễn Việt Hùng)

http://hoiquandtvt.net Lời nói đầu Trong lĩnh vực Điện tử Thông tin,Kỹ thuật số đóng vai trò vô quan trọng.Do việc tìm hiểu nghiên cứu vấn đề cần thiết sinh viên Khoa Điện tử Đồ án môn Thiết kế mạch Logic giúp sinh viên khoa Điện tử viễn thông nắm vững kiến thức Kỹ thuật số,khả tự tìm tòi nghiên cứu hệ thống số Sử dụng kiÕn thøc vỊ Kü tht sè logic cã thĨ thùc nhiều toán có tính ứng dụng thực tiễn cao Đồ án em toán thiết kế Hệ Thống Khoá Có Mà Hoá dựa nguyên lý Kỹ thuật số logic bản.Đây bước thiết kế hệ thống sở lý thuyết nên không tránh khỏi sai sót,hy vọng em có điều kiện cụ thể hoá toán Em xin cảm ơn thầy đà cho em ý kiến quan trọng để hoàn thành đồ án Sinh viên : Nguyễn Việt Hùng http://hoiquandtvt.net Mục lục Lời nói đầu Mục lục Phần I Giới thiệu chức hệ thống Phần II Sơ đồ khối vận hành hệ thống Sơ đồ khối Vận hành hệ thống Phần III Chức nguyên lý khối Hệ thống phím tạo mà Giải mà 11 Phân kênh 11 Chốt 17 Hiển thị 19 ThiÕt lËp Password 20 So s¸nh 22 Báo động 24 Khoá 28 Phần IV Kết luận Phần V 29 Sơ đồ mạch toàn hệ thống Phần I : Giới thiệu chức hệ thống http://hoiquandtvt.net Đây hệ thống bật tắt có mà hoá,được sử dụng hệ thống khoá cần tính bảo mật cao.Ví dụ như: cửa hộ,một nhà kho,một hệ thống máy móc hoạt động cần mang tính riêng tư hay bảo mật Muốn mở khoá,thông qua bàn phím đèn hiển thị,người sử dụng nhập Password vào nhấn phím mở khoá,khoá mở.Muốn đóng khoá nhấn vào phím đóng.Người sử dụng sửa lại số đà nhập cách dùng phím sang phải hay trái để điều chỉnh.Người sử dụng mở khoá nhập Password đà thiết lập trước đó.Nếu nhập Password vào lần mà không mở khoá hệ thống bị treo khoảng thời gian 30 phút đồng thời hệ thống báo động kích hoạt,nhờ tính bảo mật nâng cao.Việc thiết lập Password cho khoá tuỳ thuộc vào người sử dụng,đảm bảo bí mật an toàn.Chỉ thay đổi Password đà nhập Password cũ Phần II : Sơ đồ khối vận hành hệ thống http://hoiquandtvt.net 1.Sơ đồ khối: Tạo Mà Giải Mà Phân Kênh Chốt Hiển Thị Lập Password So sánh Khoá Báo Động Hình Sơ đồ khèi hƯ thèng ( H×nh ) bao gåm khối,các khối có nhiệm vụ chức khác có liên hệ với qua tín hiệu 2.Vận hành hệ thống Qua phần phân tích chức sơ đồ khối hệ thống khoá có mà hoá ta mô tả hoạt động hệ thống sau: Khoá trạng thái đóng ,muốn mở khoá,nhờ phím số ta nhấn vào Password ®· thiÕt lËp tr­íc ®ã (password bao gåm chữ số khoảng từ đến 9).Mỗi lần nhấn phím để nhập số,nó phát mà phím dạng nhị phân,mà gồm bit,mà qua mạch giải mà khe,qua phân kênh để đưa tới mạch chốt tới giải mà khe để hiển thị.Tiếp tục nhập vào số tiếp,nhờ có phân kênh nên hiển thị đèn mà bị chốt mạch chốt tương ứng,cứ tiếp tơc nhËp cho ®Õn hÕt m·.Khi phÝm http://hoiquandtvt.net OPEN ®­ỵc nhÊn nã xÐt tÝn hiƯu mang dÊu hiƯu so sánh từ khối So Sánh,khối có nhiệm vụ so sánh mà số vừa nhập có với Password đà thiết lập không,nếu sai mà người sử dụng tiếp tục nhấn OPEN đến lần khối Báo Động bị kích hoạt,hệ thống báo động kéo dài khoảng thời gian 30 phút ,đồng thời khoá bị treo.Sau khoảng thời gian 30 phút hệ thống làm việc bình thường.Nếu Password đà nhập nhấn phím OPEN mạch khoá mở,khoá mở lúc ta thay đổi dÃy số nhập vào khác với Password.Khoá đóng ta nhấn tiếp phím CLOSE Khi muốn thay đổi Password người sử dụng phải nhập vào Password cũ,khi đà nhập ,nhấn vào phím CODING tiến hành nhập mà mới.Giá trị Password lưu ta nhấn vào phím SAVE Phần III : Phân tích chức nguyên lý khối http://hoiquandtvt.net 1.Hệ thống phím tạo mà Sơ đồ bàn phím bố trí trªn Panel nh­ sau: Open Save Close Coding H×nh Nhiệm vụ khối Tạo Mà dùng để tạo mà cho số,trên sơ đồ bàn phím có chứa phím điều khiển hoạt động hệ thống,các phím không cần tạo mÃ, xét đến khối khác,và phím số dùng để nhập Password.Các phím có chức điều khiển dùng để : khởi động mở/đóng khoá,lựa chọn đèn sáng hiển thị,thiết lập Password Tr­íc hÕt ta h·y xÐt thao t¸c nhÊn phÝm:C¸c phím tập hợp công tắc kiểu tiếp xúc khí,có gắn phận đàn hồi chu trình thực thao tác với phím bao gồm nhấn nhả phím mà phần trước sau ta gọi thao tác nhấn phím.Nếu xem công tắc có SW PUSHBUTTON tiếp xúc tốt lần nhấn trình bật/tắt,nếu gây nhiều chu trình nhấn làm hệ thống làm việc không xác.Một đặc điểm phím : phím phím kép mà ta sÏ xÐt c¸c khèi thĨ sau http://hoiquandtvt.net Khối Tạo Mà dùng nhập Password tạo mà cho số:Trên bàn phím hệ thống gồm 16 phím, có 10 phím số cần bit để mà hoá cho phím số đó.Ta mà hoá phím số theo bảng : Phím Mà 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 0000 Như phím từ đến mà hoá thành nhị phân theo số thập phân Mỗi nhấn phím có mà bàn phím truyền lên bus bàn phím đưa tới mạch chốt hiển thị.Khi nhấn phím ,thao tác không tạo mà số mà có tác động điều khiển khối khác mà ta xét sau(Ví dụ điều khiển khối Phân Kênh,khối Chốt) Để tạo mà phím bảng ,ta sử dụng nhiều cách,có J Q thể sử dụng FF để mà hoá: dùng FF_JK ,mỗi FF mà hoá bit.Ta có bảng trạng thái FF_JK hình trang K FF JK sau(Hình 3),qua bảng ta nhận thấy FF truyền liệu có đột biến âm vào chân CLK Lợi dụng tính chất ta tạo nên tổ hợp bit cho lần nhấn phím cách nối chân J,K FF mức điện áp thích hợp http://hoiquandtvt.net CP Đột biến âm Đột biến âm Đột biến âm §ét biÕn ©m J 0 1 X X K 1 X X Q Q /Q Q Q /Q /Q Q /Q /Q Chú Thích Không đổi Truyền DL Đảo Không đổi Hình Ta xét cách tạo mà cho số thập phân: Khi phím số nhấn công tắc bật tắt tạo nên đột biến âm chân CLK FF ,do đầu J,K đà nối đất +5V nên đầu Q FF mức logic tương ứng.Các mức logic tạo thành bit mà phím số 0011 Một cách tương tự ta tạo mà cho phím khác Như vậy,để tạo mà cho 10 phÝm sè cÇn mét ma trËn 4x10=40 Flip Flop JK Tuy nhiên cách tổ chức không thực tÕ ,trong viƯc thiÕt kÕ sư dơng c¸c linh kiƯn thông thường tổ hợp 40 FF làm kích thước mạch lớn http://hoiquandtvt.net Một giải pháp thực tế thiết kế sử dụng mạch tạo mà ưu tiên(Priority Encoder):nếu thời điểm có nhiều đầu vào mức tích cực mạch tạo mà đầu vào ưu tiên thời điểm đó.Trong việc tạo mà số hệ thống này,sử dụng IC đà thiết kế sẵn thích hợp hơn.Do ta dùng IC 74147 10 to line Priority Encoder ,bảng trạng thái nó(Hình 4): X X X X X X X X 1 X X X X X X X X X X X X X 0 1 D C B A X X X X X 1 1 X X X X 1 1 X X X 1 1 1 X X 1 1 1 X 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 Hình IC 74147 có đầu vào từ đến đầu A,B,C,D.Nhìn vào bảng trạng thái ta thấy đầu phải nối với cổng đảo với dạng mà số mà hệ thống yêu cầu Khi đầu vào có logic 0,các đầu vào lại có logic tín hiệu ứng với tổ hợp bit 1110(DCBA ),nếu cho qua cổng đảo 0001 mà số Khi đầu vào có logic 0,các đầu 6,7,8,9 có logic tín hiệu ứng với tổ hợp bit 1010,qua cổng đảo 0101 mà số Các số khác tương tự,như ta việc ghép nối IC với hệ thống phím.Do tác động phím đóng ngắt ,mỗi có thao tác nhấn đầu IC có tổ hợp mÃ,khi nhả phím tín hiệu trở trạng thái ban đầu, yêu cầu tín http://hoiquandtvt.net hiệu vào cho LED hiển thị không bị nhả phím ,cần phải có mạch chốt trước LED.Ta có sơ đồ tổ chức tạo mà cho số(Hình 5): 4.7K 4.7K 4.7K VCC Khối Tạo Mà 4.7K 1 2 2 8 1N 2N 3N 4N 5N 6N 7N 8N 9N AN BN CN DN 13 12 11 10 74147 4.7K VCC Hình Các m¹ch chèt chØ më nhËn m· cđa phÝm nÕu cã kiện nhấn phím,và đóng nhả phím Để tạo mà cho phím số ,vì trạng thái ổn định khối Tạo Mà 0000 nên cần tạo phím mà nhấn mở mạch chốt(xét khối Chốt) Đối với phím có chức điều khiển : Phím OPEN dùng để điều khiển mạch mở khoá sau đà nhập đủ Password.Muốn đóng khoá sử dụng phím CLOSE Hai phím sang phải sang trái để điều khiển lựa chọn vị trí số cần nhập,nhờ dễ dàng có khả sửa nhập sai Password.Hai phím tạo xung đếm thuận nghịch đếm,nó có chức điều khiển lựa chọn đầu DEMUX khối Phân Kênh 10 http://hoiquandtvt.net Giải mà DEMUX1 DEMUX2 DEMUX3 NAND1 NAND3 1 3 2 NOR NAND4 DEMUX4 NAND2 VCC LDN A B C D GN DNUP CK VCC 12 QA QB QC QD MNMX RCON 11 10 13 14 DEMUX5 GND 74190 DEMUX6 NAND5 NAND6 DEMUX7 H×nh 10 DEMUX chọn IC 74151,sơ đồ ghép nối Hình 10,7 tín hiệu từ khối giải mà đưa tới đầu vào DEMUX,7 tín hiệu chọn đưa vào mạch chốt tuỳ thuộc vào tổ hợp tín hiệu đếm.Nếu đầu đếm 000 chân D0 có liệu mạch chốt thứ chốt liệu từ khối giải mà hiển thị LED1 16 http://hoiquandtvt.net Khối Phân Kênh có tổ hợp logic có nhiệm vụ điều khiển Led thị vị trí hiển thị đèn.Do yêu cầu hệ thống dùng phím trái phải để nhập số cần phải biết vị trí di chuyển.3 đầu đếm qua cổng NOT AND thích hợp điều khiển Led sáng.Sơ đồ tổ hợp trinh bày sơ đồ mạch toàn hệ thống 4.Khối Chốt Khối chốt thực chức chốt liệu cho LED hiển thị,khối chốt cần có mạch chốt bit từ Latch1 đến Latch6, Latch dùng hiển thị cho LED tương ứng Mỗi Latch më ®Ĩ nhËn tÝn hiƯu cã sù kiƯn nhÊn phÝm sè ®ång thêi víi tÝn hiƯu chän LED khối Phân kênh đưa tới,khi nhả phím liệu bị chốt lại.Sơ đồ khối (Hình 11): Toi Khoi Lap Ma Tu khoi Phan Kenh Latch1 LED1 Tu Ban Phim Toi Khoi Lap Ma Tu khoi Phan Kenh Latch6 LED6 Tu Ban Phim H×nh 11 17 http://hoiquandtvt.net Ta cã thĨ thiÕt kÕ mét khèi chèt gåm m¹ch chèt tõ tÝnh chÊt cđa FF_D:chØ cã xung CLK th× míi cho phép liệu qua,và xung trạng thái FF giữ nguyên.Như mạch chốt có FF_D,các chân CLK nối với nhau.Ta cần xây dựng ma trận 42 FF_D Để đơn giản cho mạch hệ thống ta sử dụng IC làm nhiệm vụ chốt,đó IC 4508.Các chân nó: ST(Strobe/ Chốt liệu): Đặt mức mở mạch cài làm việc.Khi đặt mức chốt liệu lại /EO(Enable Output/ Cho phép ra) :Khi tác dụng mức vào tín hiệu chặn tín hiệu ra.Khi tác dụng mức liệu MR (Master Reset Đặt lại chính) Khi có mức logic xoá toàn liệu Bảng trạng thái IC: ST 0 /EO BUS Q BUS Q BUS Q Chó ThÝch Giữ ổn 1 Hở mạch BUS D CÊm Trun Nh­ vËy IC 4508 chÝnh lµ Latch mà hệ thống yêu cầu,các chân chức IC nối với nhau.Tín hiệu từ sù kiƯn nhÊn phÝm qua tỉ hỵp logic víi tín hiệu từ khối phân kênh đưa đến chân ST Latch Sơ đồ mạch Latch2 nèi víi LED2 nh­ h×nh vÏ(H×nh 12).Qua h×nh vÏ ta thấy có tổ hợp logic nên phím nhấn mức logic đầu A,B,C đếm 001(CBA) chân ST đặt Latch2 mở,còn Latch khác đóng,và số hiển thị.Khi nhả phím chân ST có logic Latch chốt.Chân /EO có logic để truyền liệu 18 http://hoiquandtvt.net Mạch nguyên lý Latch mạch chốt lại tương tự ,chỉ khác tổ hợp logic Tới Khối Lập M VCC Từ Khối Phân Kênh LED2 Latch2 ST /EO C¸c PhÝm AND4 2 NOT B 1 A NOT C Tõ Bµn PhÝm Bé Đếm Hình 12 5.Khối hiển thị Khối Hiển Thị gồm LED khe Led thị,có chức hiển thị số nhập thị vị trí tại.Lúc dùng phím sang phải sang trái Led thị thay đổi thị vị trí chọn.Sơ đồ khối trình bày sơ đồ toàn hệ 19 http://hoiquandtvt.net 6.Khối thiết lập Password Khối Lập Password khối vừa có chức lưu giữ vừa thay đổi thiết lập Password.Do thành phần tổ hợp có chức nhớ phím điều khiển Theo yêu cầu hệ thống người sử dụng nhập vào Password cho phép thiết lập Password mới.Như hoạt động khối Lập Password là: Khi đà nhập Password rồi,nhấn vào phím CODING,lúc ta nhấn phím bàn phím để nhËp Password míi,Password míi chØ cã hiƯu lùc ta nhÊn phÝ SAVE TÝn hiƯu vµo khèi LËp m· tõ mạch chốt (Latch)của khối chốt.Hệ thống khoá gồm chữ số mà số có bit để mà hoá dạng khe để nhớ Password cần khối cài liệu 6x7bit=42bit.Khối có chức tương tự khối chốt đà xét trên,chỉ khác chỗ:các mạch chốt khối chốt chốt mở thời điểm khác nhau,trong mạch cài khối Lập mà đóng mở đông thời.Sơ đồ khối sau: ST /EO Các tín hiệu có ý nghĩa : ST(Strobe Chốt liệu): Đặt mức mở mạch cài làm việc, đặt møc sÏ chèt d÷ liƯu 42 bit 42 bit lại /EO(Enable Output Cho phép ra) : LATCH Khi tác dụng mức vào tín hiệu chặn tín hiệu ra.Khi tác dụng mức liệu ra.Thực chất khối cài mạch chốt,khi muốn thay đổi Password chốt mở,ngược lại chúng chốt Để xây dựng mạch cài liệu tương tự việc xây dựng mạch chốt liệu đà xét trên,ta sử dụng IC 4508 để thiết kế mạch cài Hệ thống yêu cầu khối cài 6x7 bit ta phải sử dụng IC 4508 mắc song song tạo thành khối cài 42 bit,mỗi IC dùng để nhớ mà số.Các tín hiệu điều 20 http://hoiquandtvt.net khiển nối với theo chức năng:Các chân ST nối với ST,MT nối với MT,/EO nối với/ EO Như đà phân tÝch tÝn hiƯu tõ ch©n P=Q cđa khèi so sánh có mức logic ,tức đà vào ®óng Password th× khèi LËp Password míi chÊp nhËn nhËp Password Ta có sơ đồ nguyên lý khối cài mà kết nối với khối Chốt,khối So sánh phím CODING, SAVE (Hình 13) Tới Khối So Sánh Tõ Khèi Chèt Latch 48 bit 6x 4508 Tõ Bé §Õm T¹o TrƠ 7404 ST MR EO 2 +5V +5V K Q SAVE J 1 CODING J K Q' Tõ Khèi So S¸nh Hình 13 Khi nhập Password chân P=Q cđa khèi so s¸nh cã logic 0, nÕu nhÊn phÝm CODING,đầu Q FF JK có logic ,tín hiệu từ khối so sánh qua cổng đảo Q qua cổng AND đưa mức logic vào chân ST(Strobe) khối cài 48 bit, mạch cài mở Ta đà nhập vào Password mới,trong trình nhập Password thay đổi mạch cài mở nên chân P=Q khối So 21 http://hoiquandtvt.net sánh có mức logic chân ST không bị chuyển tới mức logic trình vào Password mới.Sau nhập xong, muốn lưu giá trị ta cần đặt lại tín hiệu cho chân ST mức logic để đóng mạch cài Nhấn phím SAVE thực chức đó,lúc Password giữ.Khi nhấn SAVE,đầu Q FF thứ có mức logic 0,tín hiệu đặt vào ST ®ãng khèi cµi Latch 48 bit.Tõ khèi Chèt cã 42 bit,do Latch thừa bit.Trong sơ đồ có tín hiệu từ khối So sánh,tín hiệu lấy từ chân P=Q,cho phép khối cài thực chức tín hiệu từ tạo trễ đặt vào chân/EO.Khi Khối báo động làm việc,nó đặt vào chân /EO logic ,không cho xuất liệu từ khối cài tới khối So Sánh,hệ thống bị treo Trong sơ đồ nguyên lý có sử dụng FF_JK cổng AND,NOT.Để thực mạch cụ thể ta dùng IC 74107 chøa FF JK,IC 7400 chøa cæng NAND 7.Khèi so sánh Khi người sử dụng đà nhập xong Password,nhân phím Open để mở khoá,khối so sánh đưa tín hiệu có logic tới khối khoá để mở khoá.Vởy nhiệm vụ khối So Sánh so sánh số nhập vào với Password đà thiết lập,các số Pasword dạng mà hoá nhị phân,như so sánh so sánh cặp bit một.Hệ thống có số số mà hoá dạng khe bit nên khối So Sánh phải so sánh 42 bit,nếu bit đưa mức logic 0,ngược lại đưa mức logic 1,tín hiệu điều khiển khối Khoá khối Báo Động.Các tín hiệu logic đưa vào khối từ mạch chốt khối Chốt từ khối Lập Password mạch so sánh so sánh bit đến từ khối này,các bit phải có thứ tự tương ứng Do so sánh đôi bit tương ứng,ta lợi dụng tính chất hàm XOR để so sánh,sơ đồ bảng chân lý : A B F 22 http://hoiquandtvt.net 1 0 1 1 Tõ b¶ng chân lý hàm Xor ta thấy đầu F đầu vào có giá trị b»ng nhau.Nh­ vËy ta cã thĨ sư dơng mét ma trận mạch XOR để thực so sánh.So sánh 42 bit ,do cần 42 cổng XOR ,nếu đầu 42 cổng XOR đồng thời có logic bit tương ứng băng nhau.Vì khối So Sánh cần đầu nên 42 đầu phải qua cổng AND tạo chân P=Q khối.Số lượng cổng tạo thành tổ hợp mạch lớn Để khối đơn giản ta sử dụng IC thiết kế sẵn làm nhiệm P=Q /G P0 Q0 P1 Q1 P2 Q2 P3 Q3 P4 Q4 Q5 P5 P6 Q6 P7 Q7 74LS688 vụ so sánh,ta sử dụng IC 74LS688,đây IC so sánh bit.Có 16 bit vào chia làm nhóm: bit P so sánh với bit Q.Sơ đồ IC(Hình 14) Chân /G phải có logic Khi bit P,Q tương ứng chân P=Q có logic 0,tất trường hợp khác P=Q cã logic HƯ thèng so s¸nh 42 bit phải cần IC so sánh,các chân /G Hình 14 nối đất.Mỗi IC so sánh bit mạch chốt khối Chốt bit mạch cài tương ứng khối Lập Password ,do IC so sánh riêng biệt.Để so sánh cung lúc 42 bit chân P=Q IC so sánh phải đồng thời có mức logic chân phải qua tổ hợp cổng AND Trong sơ đồ có dùng cổng AND,ta dùng IC 7408 để tạo tổ hợp logic Sơ đồ khối(Hình 15) 23 http://hoiquandtvt.net BUS khèi lËp m· BUS khèi chèt /G P0 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P=Q /G P0 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 /G P0 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P=Q /G P0 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P=Q Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 AND1 P=Q Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 P=Q /G P0 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 /G P0 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 AND2 P=Q Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 P=Q AND3 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Hình 15 8.Khối báo động Như sơ đồ khối đà phân tích ,khi nhập Password đến lần thứ lần kích hoạt mạch báo động đồng thời làm tính mở khoá bị treo 30 phút.Chức làm tăng tính bảo mật độ an toàn cho hệ thống.Như khối Báo Động mạch báo động có đếm để đếm số lần nhập sai Password tạo thời gian trễ Khi tín hiệu từ chân P=Q khối so sánh có mức logic ( không Password ) mà nhấn phím OPEN kích hoạt đếm Counter1 khối Báo 24 http://hoiquandtvt.net Động,bộ đếm đếm tiếp tục nhấn OPEN mà sai Password,lúc mạch báo động làm việc.Đồng thời Counter1 đưa tín hiệu có mức logic đến chân /EO khối cài 42 bit khối lập mÃ,làm cho liệu bị ngăn lại(hở mạch),tín hiệu kích cho đếm khác(Counter 2),bộ đếm có tác dụng làm trễ thời gian khoảng 30 phút,sau 30 phút xuất tín hiệu điều khiển chân /EO khối cài 42 bit trở lại mức logic hệ thống trở lại bình thường Từ phân tích ta có sơ đồ khối(Hình 16): Tổ hợp Từ khối khoá so sánh Mạch Báo Động Tổ hợp Counter Logic Counter Tíi /EO khèi so s¸nh Hình 16 Bộ đếm Counter đếm lớn 3,xung kích cho đếm việc nhấn phím OPEN không Password.Khi Counter1 đếm đến tổ hợp bit 011(3),các bit qua tổ hợp logic kích mạch báo động tới chân /EO khối so sánh,ta sử dụng IC đếm 7490.Bộ đếm Counter tạo trễ ,ta chän bé ®Õm bit,víi chu kú xung ®Õm 2s ta đếm 30 phút,quá trình đếm kÕt thóc øng víi tỉ hỵp bit 1111 cđa bé đếm,các bit qua cổng logic tạo tín hiệu khôi phục hệ thống hoạt động bình thường,ta dùng IC ®Õm 7493 lµ bé ®Õm 16 Tr­íc hÕt ta xÐt IC đếm 7490 , 7493 chức chân nó: IC 7490 có 14 chân,R01 R02 dùng để thiết lập trạng thái cho đếm,khi chân mức logic cao đếm xoá 0.R91 R92 thiết lập trạng thái 9,hai đầu phải có mức logic đếm đếm.CKAvà CKB để đưa tín hiệu vào đếm,các đầu QA,QB,QC,QD chân 25 http://hoiquandtvt.net IC 7493 có 14 chân,chức chân tương tự IC 7490,các chân NC không sử dụng Sơ đồ mạch cụ thể khối báo động: (Hình 17) Trong sơ đồ có sử dụng loại IC 7400(NAND) 7408(AND).Vị trí cổng NAND AND IC đà xét IC NAND1 nối với tụ 120mF trở 1K có nhiệm vụ tạo xung cho IC đếm 7493.Sơ đồ nguyên lý mạch tạo xung hình bên(Hình 17).Độ rộng chu kỳ xung T=2,2x1Kx0.9mF=2s,tức 2s kích đếm lần Hai cổng NAND sử dụng từ chân 1,2,3 4,5,6(1,2 4,5 vào) IC NAND2 nối với QA,QB IC7490 tạo møc logic cao cung cÊp nguån cho m¹ch t¹o dao ®éng(NAND1) Toi 7493 1K Counter2 1K QA 1 3 2 QB 7400 3 RO1 RO2 QA QB QC QD CK 7400 7493 GND 120mF 4.7K 0.9mF 14 1 A B 4.7K AND2 Tíi /EO cđa LËp M· H×nh 17 AND2 QA QB QC QD 12 11 7400 VCC 7400 Tõ OPEN 3 7400 3 R0(1) R0(2) R9(1) R9(2) 7490 Counter1 1 3 Mạch Báo §éng 26 http://hoiquandtvt.net Khi Counter1 ®Õm ®Õn øng víi tổ hợp bit 0011,nên QA=QB=1,qua cổng NAND cho đầu chân NAND2 mức logic 1,mức cao vừa cung cấp nguồn cho tạo xung(NAND1) vừa tạo tín hiệu ngừng đếm để tổ hợp bit 0011(3) ổn định đồng thời vừa kích tới chân /EO cđa khèi LËp Password,kh«ng cho khèi LËp Password xt tÝn hiệu tới khối so sánh.Để tạo tín hiệu ngừng đếm,tín hiệu từ chân cần qua cổng NOT đưa tới đầu vào xung đếm Counter1.Ta tận dụng IC NAND2 để lấy cổng NOT,do chân NAND2 có logic chân 3(đầu NOT) có logic 0,mức logic nối tới chân A Counter1 làm đếm không chịu tác động việc nhấn OPEN Counter2 đếm tổ hợp bit 1111 ,quá trình đếm xong khoảng 30 phút,tổ hợp nµy qua cỉng AND vµ cỉng NAND lÊy từ IC 7408 7400 đưa tới chân /EO khối Lập Password khôi phục khoá hoạt động trở lại 9.khối khoá Mạch khoá hệ thống bật/tắt điện nào.Khi đầu P=Q so s¸nh cã møc logic 1,nÕu ta nhÊn phÝm OPEN tác động đưa mức logic vào mạch khoá,mức mở nguồn cung cấp cho khoá làm việc làm khoá mở,để đóng khoá ta cần thay đổi số nhập vào khác Password nhấn vào CLOSE,lúc mức logic đóng nguồn cung cấp cho khoá,khoá đóng.Như trạng thái đóng trạng thái ổn định khoá.Từ ta có sơ đồ nguyên lý điều khiển chức hình vẽ(Hình 19) Khi đầu P=Q mức logic 1,nghĩa đà nhập Password,qua mạch ta thấy J=1 , K=0 Nếu nhấn phím OPEN tạo xung vào chân CLK FF đầu Q có møc logic 27 http://hoiquandtvt.net 1,møc nµy më nguån cung cÊp mức logic 0,mức logic tác động tới đếm.Vào lúc nhấn phím CLOSE đầu mức logic nghĩa khoá mở Khi đầu Q=P khối so sánh có mức logic 0,nghĩa Password sai,khi J=0 K=1 nhấn OPEN,Q có mức logic 0,do khoá không mở,tương tự việc nhấn phím CLOSE.Do OPEN phím kép nên nhấn tác động cấp cho khoá Vì phím OPEN phím kép nên có tác động tới đầu vào Counter1 xung ,bộ đếm đếm Tới mạch khoá OPEN J Q Mạch Khoá Từ chân P=Q khối so sánh +5V K CLOSE Tíi Counter H×nh 19 Khối Khoá Phần IV :Kết luận 28 http://hoiquandtvt.net Thiết kế hệ thống khoá có mà hoá có ứng dụng cụ thể sống hàng ngày.Tuy nhiên xây dựng mạch cho hệ thống cần phải gọn giản đơn cách tổ hợp khối thành IC chức Chẳng hạn khối phân kênh khối chốt,khối thiết lập mà Điều thực việc sản xuất hàng loạt Bài toán thiết kế khoá có mà hoá sở lý thuyết,để đến mạch thực tế cần phải cụ thể nữa.Vì thiết kế lý thuyết nên chắn em không tránh khỏi sai sót thực tế,mong thầy dẫn thêm.Em xin cảm ơn ! 29 R9(2) R9(1) R0(2) R0(1) B A QD QC QB QA CLOSE Counter2 K J Tới mạch khoá VCC 7400 2 Tõ OPEN NAND6 7490 11 12 1K Counter1 14 0.9mF +5V NOR 3 NAND2 Khối Phân Kênh OPEN VCC 7493 Q Khối Khoá Mạch Khoá Khối Báo Động Mạch Báo Động Tới /EO LËp M· GND 1 NAND5 Tíi Counter CK NAND4 Tõ ch©n P=Q cđa khèi so s¸nh DEMUX7 DEMUX6 Khèi Chèt RO2 RO1 GND QD QC QB QA 74190 CK DNUP GN D C B A LDN 3 2 2 > DEMUX5 RCON MNMX QD QC QB QA 2 NAND1 /EO /EO /EO ST /EO LATCH ST LATCH ST LATCH ST ST /EO LED6 STA EOA D0 D2 Q2 D2 Q6 Q7 D6 D7 D2 D3 Q2 Q3 D2 D3 D4 Q5 Q6 Q7 D6 D7 Khèi LËp M· D7 D6 D5 Q4 D5 D4 D1 D1 STA EOA D0 D7 Q0 Q1 STA EOA D0 D4 Q5 D4 D6 D3 D5 Q3 Q4 D3 D5 D1 D1 Q0 Q1 STA EOA D0 Khèi HiĨn ThÞ LED5 14 13 10 11 12 VCC /EO LED4 NAND3 - DEMUX4 LATCH ST LATCH /EO LED3 DEMUX3 DEMUX2 ST LED2 DEMUX1 3 Gi¶i m· STA EOA D0 Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q0 Q1 Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 STA EOA D0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 Q0 Q1 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 P=Q Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 P=Q Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 P=Q 3 7400 1 7400 2 AND2 AND2 7400 4.7K 7400 30 Date: Sheet of Mạch Khoá §iƯn Tư Document Number Wednesday, December 26, 2001 Size E Ti tle Ngun ViƯt Hïng §T5 K43 Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q0 Q1 Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 /G P0 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P=Q /G P0 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 P0 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 /G P=Q /G P0 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P0 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 Q0 Q1 Khèi So S¸nh /G AND1 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 P=Q Khèi Gi¶i M· LED1 /G P0 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 Rev LATCH P=Q http://hoiquandtvt.net AND2 AND3 ... http://hoiquandtvt.net Khối Tạo Mà dùng nhập Password tạo mà cho số :Trên bàn phím hệ thống gồm 16 phím, có 10 phím số cần bit để mà hoá cho phím số đó.Ta mà hoá phím số theo bảng : Phím Mà 0001 0010 0011 0100... cổng đảo 0001 mà số Khi đầu vào có logic 0 ,các đầu 6,7,8,9 có logic tín hiệu ứng với tổ hợp bit 1010,qua cổng đảo 0101 mà số Các số khác tương tự,như ta việc ghép nối IC với hệ thống phím.Do... Mục lục Phần I Giới thiệu chức hệ thống Phần II Sơ đồ khối vận hành hệ thống Sơ đồ khối Vận hành hệ thống Phần III Chức nguyên lý khối Hệ thống phím tạo mà Giải mà 11 Phân kênh 11 Chốt 17 Hiển