Verrouillage à combinaison simple

PIÈCES ET MATÉRIAUX

• 4001 porte NOR quadruple (catalogue Radio Shack # 276-2401)
• Porte XOR quadruple 4070 (catalogue Radio Shack # 900-6906)
• Deux commutateurs DIP à huit positions (catalogue Radio Shack n° 275-1301)
• Deux diodes électroluminescentes (catalogue Radio Shack n° 276-026 ou équivalent)
• Quatre diodes « de commutation » 1N914 (catalogue Radio Shack n 276-1122)
• Dix résistances de 10 kΩ
• Deux résistances de 470 
• Interrupteur à bouton-poussoir, normalement ouvert (catalogue Radio Shack # 275-1556)
• Deux piles 6 volts

Attention ! Les circuits intégrés 4001 et 4070 sont tous deux CMOS, et donc sensibles à l'électricité statique !

Cette expérience peut être construite en utilisant un seul commutateur DIP à 8 positions, mais le concept est plus facile à comprendre si deux ensembles de commutateurs sont utilisés. L'idée est qu'un interrupteur agit pour contenir le code correct pour déverrouiller la serrure, tandis que l'autre interrupteur sert de point d'entrée de données pour la personne qui essaie d'ouvrir la serrure.

Dans la vraie vie, bien sûr, l'ensemble de l'interrupteur avec le code « clé » doit être caché à la vue de la personne qui ouvre la serrure, ce qui signifie qu'il doit être physiquement situé ailleurs d'où se trouve l'ensemble commutateur d'entrée de données. Cela nécessite deux ensembles de commutateurs.

Cependant, si vous comprenez clairement ce concept, vous pouvez construire un circuit fonctionnel avec un seul interrupteur à 8 positions, en utilisant les quatre interrupteurs de gauche pour la saisie des données et les quatre interrupteurs de droite pour maintenir le code « clé ».

Pour un effet supplémentaire, choisissez différentes couleurs de LED :vert pour « Go » et rouge pour « No go. »

REFERENCES CROISEES

Leçons En Circuits Électriques , Volume 4, chapitre 3 :« Portes logiques »

OBJECTIFS D'APPRENTISSAGE

• Pour utiliser les portes XOR comme comparateurs de bits
• Comment créer des fonctions de porte simples avec des diodes et une résistance pull-up/down
• Utiliser des portes NOR comme onduleurs contrôlés

SCHÉMA SCHÉMA

ILLUSTRATION

INSTRUCTIONS

Ce circuit illustre l'utilisation de portes XOR (Exclusive-OR) comme comparateurs de bits. Quatre de ces portes XOR comparent les bits respectifs de deux nombres binaires à 4 bits, chaque nombre « entré » dans le circuit via un ensemble de commutateurs. Si les deux chiffres correspondent, bit pour bit, la LED verte « Go » s'allumera lorsque le bouton-poussoir « Enter » sera enfoncé. Si les deux chiffres ne correspondent pas exactement, la LED rouge « No go » s'allumera lorsque le bouton-poussoir « Enter » est enfoncé.

Comme quatre bits ne fournissent que seize combinaisons possibles, ce circuit de verrouillage n'est pas très sophistiqué. Si elle était utilisée dans une application réelle telle qu'un système de sécurité domestique, la sortie « No go » devrait être connectée à une sorte de sirène ou à un autre dispositif d'alarme afin que la saisie d'un code incorrect dissuade une personne non autorisée d'essayer une autre entrée de code.

Sinon, il ne faudrait pas beaucoup de temps pour essayer toutes les combinaisons (0000 à 1111) jusqu'à ce que la bonne soit trouvée ! Dans cette expérience, je ne décris pas comment transformer ce circuit en un véritable système de sécurité ou un mécanisme de verrouillage, mais seulement comment lui faire reconnaître un code pré-entré.

Le code « clé » qui doit correspondre au tableau de commutateurs d'entrée de données doit être caché, bien sûr. Si cela faisait partie d'un véritable système de sécurité, l'ensemble de commutateur de saisie de données serait situé à l'extérieur la porte et l'ensemble interrupteur à clé derrière la porte avec le reste des circuits.

Dans cette expérience, vous localiserez probablement les deux ensembles de commutateurs sur deux cartes d'essai différentes, mais il est tout à fait possible de construire le circuit en utilisant un seul ensemble de commutateurs DIP (8 positions). Encore une fois, le but de l'expérience n'est pas de faire un véritable système de sécurité, mais simplement de vous présenter le principe de la comparaison de code de porte XOR.

C'est la nature d'une porte XOR de produire un signal « élevé » (1) si les signaux d'entrée ne sont pas le même état logique. Les bornes de sortie des quatre portes XOR sont connectées via un réseau de diodes qui fonctionne comme une porte OU à quatre entrées :si tout des quatre portes XOR émet un signal « haut » indiquant que le code entré et le code de clé ne sont pas identiques, puis un signal « haut » sera transmis à la logique de la porte NOR.

Si les deux codes à 4 bits sont identiques, aucune des sorties de la porte XOR ne sera « haute » et la résistance de rappel connectée aux côtés communs des diodes fournira un état de signal « bas » à la logique NOR.

La logique de la porte NOR effectue une tâche simple :empêcher l'une des LED de s'allumer si le bouton-poussoir « Enter » n'est pas enfoncé. Ce n'est que lorsque ce bouton-poussoir est enfoncé que l'une ou l'autre des LED peut s'allumer. Si le commutateur Enter est enfoncé et que les sorties XOR sont toutes « faibles », la LED « Go » s'allumera, indiquant que le code correct a été entré.

Si le commutateur Enter est enfoncé et que l'une des sorties XOR est « high », la LED « No go » s'allumera, indiquant qu'un code incorrect a été entré. Encore une fois, s'il s'agissait d'un véritable système de sécurité, il serait sage que la sortie « No go » fasse quelque chose qui dissuade une personne non autorisée de découvrir le code correct par essais et erreurs. En d'autres termes, il devrait y avoir une sorte de pénalité pour avoir entré un code incorrect. Laissez votre imagination guider votre conception de ce détail !

FEUILLE DE TRAVAIL CONNEXE :

• Feuille de travail des portes logiques CMOS