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Réalisation Pratique
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Serrure de sécurité
numérique à 3
caractères
Application sur une porte de maison
Réalisé par: Bouiche Hachemi 06/08/2010 Tous droits réservés © 2010
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Table des matières
I. Introduction
II. Diagramme Du Projet
III. Alimentation
IV. Compteurs – 74HC4518
V. Décodeurs DCB-7 segments – 74HC4511
VI. Afficheur 7 segments - Cathode commune
VII. Branchement de 3 afficheurs numériques
VIII. Comparateur - 7485
IX. Schéma principal
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I - Introduction
Dans cette réalisation, on va vous présenter une serrure de sécurité numérique à 3
caractères, c’est le système de sécurité le plus basique, vous trouverez ainsi le rôle de chaque
composent qui se trouve dans cette réalisation.
Vous vous demandez bien, ou peut-on utiliser ce genre de montage !, ce principe de sécurité
est le plus utilisé de nos jours, on les trouve souvent dans des coffres fort, banques…etc, et
même chez vous, ou vous pouvez sécuriser la porte de votre maison pour le verrouillage et
déverrouillage, ce qui est le cas dans cette réalisation.
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II - Diagramme Du Projet
Afficheurs Numériques
7 Segments
Décodeurs
74HC4511
Compteurs
74HC4518
Boutons
Poussoir
Alimentation 5V
Comparateur
7485
Moteur
Pas à pas
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III – Alimentation
Tous les circuits intégrés qu’on a utilisés dans notre projet fonctionnement sous une
tension de 5V (Technologie TTL), pour cela on a pensé à réaliser la partie Alimentation pour
avoir une régulation de 5V de tension. La carte peut être alimentée par une batterie 9V ou un
transformateur externe.
Le régulateur utilisé est le LM7805, il peut avoir à son entrée (Input) une tension de 5V
jusqu'à 24V max (on a utilisé une batterie de 9V), et la tension de sortie (Output) reste fixe de
5V.
Les deux capacités C1=330nF et C2=100nF sont fixés par le constructeur pour minimiser
les bruits.
La diode D1 a pour rôle de ne pas avoir un courant inverse vers la batterie.
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IV - Compteurs – 74HC4518
Fonctionnement d’un compteur binaire modulo 16 :
Un compteur binaire est constitué de bascules, dans notre cas, on a utilisé 4 bascules pour
un seul compteur afin d’avoir 4 codes binaire (modulo 16), pour bien voir, le tableau suivant
montre la conversion du code binaire en décimale :
Binaire Décimale
0000 0
0001 1
0010 2
0011 3
0100 4
0101 5
0110 6
0111 7
1000 8
1001 9
Principe de fonctionnement, c’est quand le compteur reçoit une impulsion, le code binaire
change d’état en mémorisant la valeur précédente, par exemple :
- Au repos (sans impulsion) le code binaire du compteur reste toujours à l’état initial
« 0000 ».
- Hors qu’a la présence d’une impulsion, le compteur change d’état de « 0000 » vers
« 0001 » et si on lui donne une autre impulsion, il passe de l’état « 0001 » vers
« 0010 » et ainsi de suite jusqu'à la valeur « 1001 » .
Pour cette raison, on a choisi le compteur 74HC4518.
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Compteur 74HC4518 :
C’est un circuit intégrer qui possède 2 compteurs synchrones sous une tension de 5V, on
aura besoin de 3 compteurs au total (3 afficheurs utilisés), d’ou on a utilisé 2 circuits intégrés
74HC4518.
Diagramme de fonctionnement :
On voit bien qu’il possède 2 compteurs de 4 bits chacun. Maintenant à quoi ressemble le
système logique de ces compteurs !
Diagramme logique :
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Le brochage du 74HC4518 :
PIN NO. SYMBOL NAME AND FUNCTION
1, 9 1CP0, 2CP0 clock inputs (LOW-to-HIGH, edge-triggered)
2, 10 1CP1, 2CP1 clock inputs (HIGH-to-LOW, edge-triggered)
3, 4, 5, 6 1Q0 to 1Q3 data outputs
7, 15 1MR, 2MR asynchronous master reset inputs (active HIGH)
8 GND ground (0 V)
11, 12, 13, 14 2Q0 to 2Q3 data outputs
16 VCC positive supply voltage
Diagramme du timing :
Si on suit les colonnes de ce diagramme, on peut déduire les valeurs binaires en fonction
de Q0, Q1, Q2, Q3, les résultats sont donnés par le tableau suivant :
Q0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
Q1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0
Q2 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0
Q3 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1
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V – Décodeurs DCB-7 segments – 74HC4511
Un décodeur est un circuit numérique qui fait correspondre 2n sorties à n variables binaires
d’entrées, sur lesquelles sont appliquées des variables binaires égales à 1 ou 0.
Dans notre cas, on a utilisé le circuit 74HC4511 qui possède 4 variables binaires d’entrées
et 7 de sorties sous une tension de 5V, il est réalisé spécialement pour les afficheurs 7
segments.
Décodeurs 74HC4511 DCB-7 segments :
Brochage du 74HC4511 :
PIN NO. SYMBOL NAME AND FUNCTION
3 LT lamp test input (active LOW)
4 BI ripple blanking input (active LOW)
5 LE latch enable input (active LOW)
7, 1, 2, 6 D1 to D4 BCD address inputs
8 GND ground (0 V)
13, 12, 11, 10, 9, 15, 14 Qa to Qg segments outputs
16 VCC positive supply voltage
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VI - Afficheur 7 segments - Cathode commune
La plupart des afficheurs numériques (montres, compteurs….etc.) permettent de
représenter dix chiffres (de 0 à 9), ces symboles sont dessinés au moyen de sept segments
lumineux qui sont des diodes électroluminescentes ou des cristaux liquides, leurs
fonctionnement et limité entre 1.5V à 2V avec une intensité de 16mA à 20mA. Pour cela on a
utilisé des résistances de 220Ω (avec R = (5-1.5)/0.016 = 220Ω) à la sotie des décodeurs afin
de diminuer la tension de 5V vers 1.5V.
Pour l’affichage, certains de ces sept segments ne sont pas apparents :
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Table de vérité du décodeur 74HC4511:
BCD d’entrées Segments de sorties Afficheur
D C B A a b c d e f g
0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0
0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0
0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1
0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1
0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1
0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1
0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1
0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0
1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1
1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1
VII – Branchement de 3 afficheurs numériques
Dans le schéma suivent sera présenté le branchement de 3 compteurs numériques
indépendants.
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Vous voyez bien qu’on a réalisé 3 compteurs indépendants, si on appuie sur le premier bouton
poussoir on aura le fonctionnement du premier afficheur, le deuxième et le troisième bouton
pareil, donc on peut conclure qu’on peut manipuler les 3 chiffres en composant notre propre
code décimal.
Maintenant, pour recevoir l’information des 3 afficheurs, on rajoute un autre composant pour
comparer le code introduit avec le code qu’on veut comparer, donc c’est un comparateur 7485
de 4 bits, en tous, on aura besoin de 3 comparateurs, chaque comparateur correspond à un
compteur.
VIII – Comparateur - 7485
La comparaison de 2 nombres binaires A (AO, A1, A2 ... An) et B (BO, B1, B2 ... Bn)
s'effectue dans de nombreuses opérations. On peut simplement demander une détection
d'égalité ou bien savoir si le nombre A est supérieur ou inférieur au nombre B.
Les bits de même rang Ai et Bi des 2 mots à comparer sont analysés par une fonction "OU-
exclusif-NON" pour donner en sortie l'indication d'égalité (e=1) ou de non égalité (e=0). Les
2 mots A et B sont égaux si et seulement si tous leurs bits de même rang Ai et Bi sont égaux.
En conséquence pour obtenir A=B, il suffit de mettre en condition "ET" les différents
résultats.
Ce comparateur possède 3 entrées supplémentaires qui lui permet de tenir compte d'une
comparaison effectuée sur des bits de rang inférieur et de traiter ainsi des mots de longueur
quelconque en mettant en cascade plusieurs circuits. Ces 3 entrées sont appelées : entrée A>B,
entrée A=B, entrée A<B.
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Comparateur 7485 :
Si l'on souhaite que la sortie A=B passe à l'état 1 chaque fois que les deux nombres
binaires sont égaux, il suffit de mettre l'entrée A=B à l'état 1, l'état des entrées A<B et
A>B n'ayant alors pas d'importance.
Si l'on souhaite que la sortie A>B passe à l'état 1 également dans le cas où les deux
nombres binaires sont égaux, il faut mettre l'entrée A>B à 1 et mettre les entrées A<B
et A=B à 0.Dans cette configuration de l'état des entrées A>B, A<B et A=B, la sortie
A>B est à l'état 1 lorsque le nombre binaire A est supérieur au nombre binaire B ou
quand ces deux nombres sont égaux. Elle indique donc si A est « supérieur ou égal » à
B.
De même, en mettant l'entrée A<B à l'état 1 et les entrées A>B et A=B à l'état 0, la
sortie A<B indique si le nombre binaire A est « inférieur ou égal » au nombre binaire
B.
En mettant en cascade deux comparateurs 7485, on peut comparer deux nombres de 8 bits. Il
suffit de relier la sortie A=B du premier comparateur à l'entrée A=B du second et de faire de
même avec les sorties A>B et A<B.
Voyons le principe de mise en cascade de deux circuit 7485 pour comparer deux mots
binaires X et Y de 8 bits chacun (deux octets).
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Les 8 bits de l’octet X sont X0 à X7 (X0 étant le bit de poids faible et X7 le bit de poids forts)
et les 8 bits de l’octet Y sont Y0 à Y7 (Y0 le bit de poids faible et Y7 le bit de poids forts).
Le premier circuit compare les poids faibles de X avec les poids faibles de Y. Le résultat de
cette comparaison est transmis aux entrées A<B, A=B et A>B du deuxième circuit. Celui-ci
compare les poids forts de X avec les poids forts de Y et, éventuellement en fonction du
résultat de la comparaison des bits de poids faibles de X et Y, indique sur ses sorties A>B,
A=B et A<B le résultat de la comparaison des nombres X et Y.
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IX – Schéma principal
Dans notre cas, on a pris le nombre 256 comme code d’accès, le premier comparateur
compare le chiffre 2 avec le premier chiffre introduit, le chiffre 5 pour le deuxième, et le 6
pour le troisième.
Si le code introduit est égale à 256, le moteur pas à pas commence à tourner de 90°
(verrouillage), sinon le moteur ne fonctionnera pas. Pour le déverrouillage, il suffit juste
d’appuyer sur n’importe quel bouton poussoirs et le moteur retourne à sa position initiale.
Quand vous sortez de votre maison, n’oubliez pas de le mettre à zéro (RESET) ^_^
Voila, on a fini cette fois-ci, j’éspere que cela sera utile pour certains, pour toutes questions
ou remarques, veuillez svp me contacter à cette adresse :
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Consultez aussi la réalisation :
« Compteur à afficheur numérique à 3 caractères »
http://dynelectrons.net76.net/pratique.php?d=20
Internet :
www.AllDataSheet.com
Logiciels :
ISIS Proteus v7.2 Pro
Eagle Pro v5.6.0/Eagle 3D