Простой кодовый замок

ДЕТАЛИ И МАТЕРИАЛЫ

• Четырехъядерный шлюз NOR 4001 (каталог Radio Shack № 276-2401)
• Квадратный вентиль XOR 4070 (каталог Radio Shack № 900-6906)
• Два восьмипозиционных DIP-переключателя (каталог Radio Shack № 275-1301)
• Два светодиода (каталог Radio Shack № 276-026 или аналог)
• Четыре «переключающих» диода 1N914 (каталог Radio Shack № 276-1122)
• Десять резисторов по 10 кОм.
• Два резистора 470 Ом.
• Кнопочный переключатель, нормально разомкнутый (каталог Radio Shack № 275-1556)
• Две батареи по 6 вольт.

Осторожно! ИС 4001 и 4070 являются КМОП-матрицами и поэтому чувствительны к статическому электричеству!

Этот эксперимент может быть построен с использованием только одного 8-позиционного DIP-переключателя, но концепцию легче понять, если использовать два переключателя в сборе. Идея состоит в том, что один переключатель удерживает правильный код для разблокировки замка, а другой переключатель служит точкой ввода данных для человека, пытающегося открыть замок.

В реальной жизни, конечно, узел переключателя с установленным на нем кодом «ключа» должен быть скрыт от взгляда человека, открывающего замок, а это означает, что он должен физически находиться где-нибудь в другом месте . откуда находится узел переключателя ввода данных. Для этого требуется два переключателя в сборе.

Однако, если вы четко понимаете эту концепцию, вы можете построить рабочую схему только с одним 8-позиционным переключателем, используя четыре левых переключателя для ввода данных и четыре правых переключателя для удержания кода «ключа».

Для дополнительного эффекта выберите разные цвета светодиода:зеленый для «Go» и красный для «No Go».

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ

Уроки электрических цепей , Том 4, глава 3:«Логические ворота»

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

• Использование вентилей XOR в качестве битовых компараторов.
• Как создать простые функции затвора с помощью диодов и подтягивающего / понижающего резистора.
• Использование вентилей ИЛИ-НЕ в качестве управляемых инверторов.

СХЕМА

ИЛЛЮСТРАЦИЯ

ИНСТРУКЦИИ

Эта схема иллюстрирует использование логических элементов XOR (исключающее ИЛИ) в качестве битовых компараторов. Четыре из этих вентилей XOR сравнивают соответствующие биты двух 4-битных двоичных чисел, каждое число «вводится» в схему через набор переключателей. Если два числа совпадают побитно, зеленый светодиод «Go» загорится при нажатии кнопки «Enter». Если два числа не совпадают в точности, при нажатии кнопки «Ввод» загорится красный светодиод «Нет».

Поскольку четыре бита обеспечивают всего шестнадцать возможных комбинаций, эта схема блокировки не очень сложна. Если бы он использовался в реальном приложении, таком как домашняя система безопасности, выход «Нет работы» должен был бы быть подключен к какой-либо сирене или другому устройству сигнализации, чтобы ввод неправильного кода удерживал бы неавторизованное лицо от попытки другая запись кода.

В противном случае не потребуется много времени, чтобы попробовать все комбинации (от 0000 до 1111), пока не будет найдена правильная! В этом эксперименте я не описываю, как превратить эту схему в настоящую систему безопасности или механизм блокировки, а только как заставить ее распознавать предварительно введенный код.

«Ключевой» код, который должен соответствовать массиву переключателей ввода данных, конечно же, должен быть скрыт от просмотра. Если бы это было частью реальной системы безопасности, узел переключателя ввода данных был бы расположен снаружи дверь и кодовый переключатель в сборе позади дверь с остальной схемой.

В этом эксперименте вы, вероятно, разместите два узла переключателя на двух разных макетных платах, но вполне возможно построить схему, используя только один (8-позиционный) узел DIP-переключателя. Опять же, цель эксперимента - не создать реальную систему безопасности, а просто познакомить вас с принципом сравнения кода шлюза XOR.

По своей природе логический элемент XOR выводит «высокий» (1) сигнал, если входные сигналы не такое же логическое состояние. Выходные клеммы четырех вентилей XOR соединены через диодную сеть, которая функционирует как вентиль ИЛИ с четырьмя входами:если любой из четырех вентилей XOR выдает «высокий» сигнал, указывающий на то, что введенный код и код клавиши не идентичны - тогда «высокий» сигнал будет передан логике логического элемента ИЛИ-ИЛИ.

Если два 4-битных кода идентичны, то ни один из выходов логического элемента XOR не будет «высоким», а понижающий резистор, подключенный к общим сторонам диодов, будет обеспечивать «низкий» сигнал для логики ИЛИ-ИЛИ.

Логика логического элемента ИЛИ-НЕ выполняет простую задачу:предотвращает включение любого из светодиодов, если кнопка «Ввод» не нажата. Только когда эта кнопка нажата, любой из светодиодов может загореться. Если нажат переключатель Enter и на всех выходах XOR низкий уровень, загорится светодиод Go, указывая на то, что введен правильный код.

Если нажат переключатель Enter и любой из выходов XOR находится в состоянии «высокий», загорится светодиод «No go», указывая на то, что был введен неправильный код. Опять же, если бы это была настоящая система безопасности, было бы разумно, чтобы вывод «Нет» делал что-то, что удерживает неавторизованное лицо от обнаружения правильного кода методом проб и ошибок. Другими словами, должно быть какое-то наказание за ввод неверного кода. Позвольте своему воображению направлять ваш дизайн этой детали!

СВЯЗАННЫЙ РАБОЧИЙ ЛИСТ:

• Таблица CMOS Logic Gates