رمز گذاری سون سگمنت

رمزگذاری شمارنده سون سگمنت با گیت منطقی

علاقه مندان الکترونیک سلام. تو این مقاله قصد داریم به کمک گیت منطقی و آیسی های آنالوگ، شمارنده 3 رقمی با هم بسازیم. که به عنوان مثال ظرفیت خالی یک پارکینگ را نمایش دهد.

جزئیات پروژه:

دو شرط  مهم داره که باید شمارنده رمز گذاری بشه. اولی اینه که نباید شمارنده افزایشی بیشتر از 130 رو بشماره و نمایش بده. (ینی به 130 رسید شمارنده افزایشی از کار بیفته). و شرط دوم این هست که در حالت صفر میتواند شمارش کاهشی انجام دهد. و به مقدار 999 برسد که باید در این حالت هم شمارنده کاهشی از کار بیفتد.

به صورت کلی، باید شمارنده در دامنه صفر تا 130 شمارش کند و بر روی 3 سون سگمنت نمایش دهد.

گیت منطقی چیست؟

در الکترونیک دیجیتال، دروازهٔ منطقی یا گِیت منطقی (Logic gate)، روی یک یا دو ورودیِ منطقی، عملیات منطقی انجام می‌دهد و یک خروجی منطقی تولید می‌کند. اساس عملکرد آن بر منطق بولی استوار است، که بر تمام مدارهای دیجیتال حاکم است. گیت‌های منطقی عمدتاً از ادوات الکترونیکی مانند ترانزیستورها تشکیل می‌شوند، ولی ممکن است از قطعات الکترومغناطیسی مانند رله‌ها، قطعات نوری یا حتی مکانیکی ساخته شوند. عملیات گیت‌های منطقی از مبنای دودویی با اعداد باینری پیروی می‌کنند. 

رمزگذاری سون سگمنت

سطح منطقی چیست؟

یک ورودی یا خروجی منطقی بولی فقط یکی از دو حالت منطقی را قبول می‌کند. این دو حالت در هر مبحث نام خاص خود را دارند. از جمله: خاموش/روشن، بالا/پایین، یک/صفر، درست/غلط، مثبت/منفی، مثبت/زمین، مدار باز/مدار بسته، و YES/NO.

توضیحات کامل انواع گیت های منطقی را در ویکی پدیا مطالعه کنید

شمارنده با نمایشگر سون سگمنت:

تبدیل کد باینری به خروجی سون سگمنت:

همون طور که اطلاع دارید یکی از اصلی ترین نمایشگر های متداول در الکترونیک سون سگمنت هست. برای نمایش اعداد بر روی آن باید کد مختص به عدد را مقدار دهی کنید تا عدد مورد نظر نمایش داده شود. برای اینکه به صورت خودکار و بدون خطا این کار صورت گیرد. میتوان از آیسی آنالوگ 4511 استفاده کرد. تا به کمک بلوک دیاگرام گیت منطقی از پیش تایین شده ورودی BCD را به خروجی سون سگمنت تبدیل کند. (آیسی 4511 برای سون سگمنت کاتد مشترک است.) (برای سون سگمنت آند مشترک از آیسی 7447 استفاده کنید.)

bcd سون سگمنت

خب نمایش خودکار اعداد بر روی سون سگمنت با گیت منطقی رو دیدید. که به سادگی با آیسی آنالوگ انجام شد.

شمارنده سون سگمنت:

حال نیاز داریم با اعمال ولتاژ به یک ورودی عدد شمارش انجام شود. (یک پایه برای افزایش، یک پایه برای کاهش، یک پایه برای ریست و رفتن به صفر). برای این کار از آیسی شمارنده CD40110 استفاده میکنیم.

CD40110 شمارنده سون سگمنت

همونطور که در مدار بالا میبینید، با استفاده از سه کلید.(افزایش، کاهش، ریست) میتوانید عمل شمارش و نمایش عدد را انجام دهید.

یکی از قابلیت های فوق العاده این آیسی آنالوگ شبکه شدن. آن با تعداد بی نهایت آیسی شمارنده مثل خودش هست. که به کمک این قابلیت تعداد ارقام رو افزایش میدهیم. و طبق صورت سوال 3 آیسی را با هم شبکه میکنیم (مدار زیر).

CD40110 شمارنده سون سگمنت

خب بخش اصلی پروژمون تموم شد و شمارنده سه رقمی ما آماده هست. از طریق دکمه زیر فایل شمارنده 3 رقمی را دانلود کنید.

برای دانلود کلیک کنید

رمزگذاری شمارنده سون سگمنت (محدود کردن دامنه شمارش):

بعد از تکمیل شمارش به سراغ شروط پروژه میرویم. ابتدا میخواهیم رمزگذاری با گیت منطقی را برسی کنیم. همانطور که آشنایی دارید، گیت های منطقی 7 نوع مختلف هستند که جدول صحت هر کدام متفاوت است. بر حسب نیاز میتوانید از هر کدام استفاده کنید و یا حتی ترکیب کنید تا در ورودی مد نظر یک خروجی بگیرید.

آیسی گیت AND 8 ورودیبرای این که 7 پایه سون سگمنت را برسی و رمزگذاری کنیم از گیت AND با 8 ورودی استفاده میکنیم که در صورت تایید همه ورودی ها 1 خروجی به ما میدهد. آیسی 7430 یک گیت منطقی AND با 8 ورودی و خروجی NOT هست.(یعنی 8 ورودی مثبت میدهیم و 1 خروجی منفی میگیریم، اگر یکی از ورودی ها منفی شود خروجی مثبت میشود.)

خب همونطور که مشاهده میکنید آخرین ورودی گیت را به مثبت مدار وصل میکنیم.(سون سگمنت 7 پایه دارد و یکی از پایه های گیت اضافی است.)

سپس پایه های سون سگمنت را به ورودی ها گیت متصل میکنیم، اما میبیند که ولتاژ مثبت اعمال نمی شود و فقط منفی را نشان میدهد. (خیلی فکر کردم تا فهمیدم مشکل از کجاست:) )

در مدار قبلی که برای شمارش استفاده کردیم، خروجی آیسی دامنه ای بین صفر تا 1.5 ولت هست برای روشن کردن سون سگمنت ولی گیت منطقی نیاز به 5 ولت برای 1 منطقی دارد. پس به کمک ترانزیستور (من BC337 استفاده کردم) به ورودی را تقویت میکنیم و ولتاژ با به سطح 5 ولت میرسانیم. (مانند مدار زیر)

آیسی گیت AND 8 ورودی

تایین رمز با گیت NOT:

در مرحله بعدی از گیت NOT استفاده میکنیم. آیسی 7404 دارای 6 گیت NOT هست. بین ترانزیستور و گیت AND قرار میدهیم (این کار برای رمزگذاری هست و در ادامه متوجه علت آن میشوید.)

خب رمزگذاری ما آماده هست و میتوانید شمارشگر را به ورودی های ترانزیستور متصل کنید. در این حالت با عدد 8 (تمامی ورودی ها فعال) شرط رمز برقرار میشود و خروجی گیت فعال میشود.

برای اینک عدد مورد نظر را رمزگذاری کنید، کافیست گیت NOT که بین ترانزیستور و گیت AND قرار داده اید (پایه ها خاموش سون سگمنت) را حذف کنید.

شرط کلید کاهش در صفر نبودن:

برای ایجاد شرط دو ورودی از آیسی 4081 (گیت AND دو ورودی) , شرط سه ورودی از آیسی 4023 (گیت AND دو ورودی) استفاده میکنیم.

شرط کلید کاهش

در مدار بالا رمزگذاری روی عدد صفر تنظیم شده هنگاهی که عدد سه رقم شمارنده صفر باشد، خروجی آیسی 4023 منفی است (این گیت خروجی NOT میدهد) پس شرط آیسی 4081 برقرار نیست و کلید کاهش عمل نمیکند اما اگر یکی از سه رقم سون سگمنت صفر نباشد شرط آیسی 4023 برقرار نمیشود و خروجی آن مثبت میشود و شرط آیسی 4081 برقرار میشود و کلید کاهش شمارشگر عمل میکند.

شرط کلید افزایش در 130 نبودن:

مانند شرط کلید کاهش عمل میکنیم و سه رمز برای ارقام 0 و 3 و 1 ایجاد میکنیم و خروجی آیسی 4081 را به پایه افزایش شمارشگر اعمال میکنیم.

فایل این پروژه که با پروتئوس شبیه سازی شده را از طریق کلید زیر میتوانید دانلود کنید.

برای دانلود کلیک کنید

 

از اینکه این آموزش رو دنبال کردید ممنونم، امیدوارم به خوبی مبحث رمزگذاری با گیت منطقی را توضیح داده باشم.

در هر قسمت پروژه سوالی داشتید در قسمت دیدگاه ها بپرسید، به سرعت جواب میدم.

میلاد نیک پندار

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *