Kunci Kombinasi Sederhana

BAGIAN DAN BAHAN

• Gerbang NOR segi empat 4001 (Katalog Radio Shack # 276-2401)
• 4070 quad XOR gate (Katalog Radio Shack # 900-6906)
• Dua, sakelar DIP delapan posisi (Katalog Radio Shack # 275-1301)
• Dua dioda pemancar cahaya (Katalog Radio Shack # 276-026 atau setara)
• Empat dioda “switching” 1N914 (Katalog Radio Shack # 276-1122)
• Sepuluh 10 kΩ resistor
• Dua resistor 470
• Sakelar tombol tekan, biasanya terbuka (Katalog Radio Shack #275-1556)
• Dua baterai 6 volt

Hati-hati! Baik IC 4001 dan 4070 adalah CMOS, dan karenanya sensitif terhadap listrik statis!

Eksperimen ini dapat dibuat hanya dengan menggunakan satu sakelar DIP 8 posisi, tetapi konsepnya lebih mudah dipahami jika dua rakitan sakelar digunakan. Idenya adalah, satu sakelar bertindak untuk menahan kode yang benar untuk membuka kunci, sementara sakelar lainnya berfungsi sebagai titik entri data bagi orang yang mencoba membuka kunci.

Dalam kehidupan nyata, tentu saja, rakitan sakelar dengan kode “kunci” yang dipasang di atasnya harus disembunyikan dari pandangan orang yang membuka kunci, yang berarti harus secara fisik berada di tempat lain dari mana rakitan sakelar entri data berada. Ini membutuhkan dua rakitan sakelar.

Namun, jika Anda memahami konsep ini dengan jelas, Anda dapat membangun sirkuit kerja hanya dengan satu sakelar 8 posisi, menggunakan empat sakelar kiri untuk entri data dan empat sakelar kanan untuk menahan kode "kunci".

Untuk efek ekstra, pilih warna LED yang berbeda:hijau untuk "Go" dan merah untuk "No go".

REFERENSI SILANG

Pelajaran Dalam Rangkaian Listrik , Volume 4, bab 3:“Gerbang Logika”

TUJUAN PEMBELAJARAN

• Untuk menggunakan gerbang XOR sebagai pembanding bit
• Cara membuat fungsi gerbang sederhana dengan dioda dan resistor pull-up/down
• Menggunakan gerbang NOR sebagai inverter terkontrol

DIAGRAM SKEMATIK

ILUSTRASI

INSTRUKSI

Rangkaian ini menggambarkan penggunaan gerbang XOR (Exclusive-OR) sebagai pembanding bit. Empat dari gerbang XOR ini membandingkan bit masing-masing dari dua angka biner 4-bit, setiap angka "dimasukkan" ke dalam rangkaian melalui satu set sakelar. Jika kedua angka cocok, sedikit demi sedikit, LED "Go" hijau akan menyala ketika sakelar tombol tekan "Enter" ditekan. Jika kedua angka tidak sama persis, LED merah “No go” akan menyala saat tombol tekan “Enter” ditekan.

Karena empat bit hanya menyediakan enam belas kemungkinan kombinasi, rangkaian kunci ini tidak terlalu canggih. Jika digunakan dalam aplikasi nyata seperti sistem keamanan rumah, output "No go" harus dihubungkan ke semacam sirene atau perangkat lain yang mengkhawatirkan sehingga entri kode yang salah akan menghalangi orang yang tidak berwenang untuk mencoba. entri kode lain.

Jika tidak, tidak akan memakan banyak waktu untuk mencoba semua kombinasi (0000 hingga 1111) sampai yang benar ditemukan! Dalam percobaan ini, saya tidak menjelaskan bagaimana cara membuat rangkaian ini menjadi sistem keamanan atau mekanisme penguncian yang sebenarnya, tetapi hanya bagaimana membuatnya mengenali kode yang telah dimasukkan sebelumnya.

Kode "kunci" yang harus dicocokkan pada larik sakelar entri data harus disembunyikan dari pandangan, tentu saja. Jika ini adalah bagian dari sistem keamanan nyata, rakitan sakelar entri data akan ditempatkan di luar pintu dan unit sakelar kode kunci di belakang pintu dengan sisa sirkuit.

Dalam percobaan ini, Anda mungkin akan menemukan dua rakitan sakelar pada dua papan tempat memotong roti yang berbeda, tetapi sangat mungkin untuk membangun sirkuit hanya dengan menggunakan rakitan sakelar DIP tunggal (8 posisi). Sekali lagi, tujuan percobaan ini bukan untuk membuat sistem keamanan yang nyata, tetapi hanya untuk memperkenalkan Anda pada prinsip perbandingan kode gerbang XOR.

Ini adalah sifat gerbang XOR untuk mengeluarkan sinyal "tinggi" (1) jika sinyal input tidak keadaan logika yang sama. Empat terminal keluaran gerbang XOR terhubung melalui jaringan dioda yang berfungsi sebagai gerbang OR empat masukan:jika ada dari empat gerbang XOR mengeluarkan sinyal “tinggi”—menunjukkan bahwa kode yang dimasukkan dan kode kunci tidak sama—maka sinyal “tinggi” akan diteruskan ke logika gerbang NOR.

Jika dua kode 4-bit identik, maka tidak ada output gerbang XOR yang "tinggi", dan resistor pull-down yang terhubung ke sisi umum dioda akan memberikan status sinyal "rendah" ke logika NOR.

Logika gerbang NOR melakukan tugas sederhana:mencegah salah satu LED menyala jika tombol tekan "Enter" tidak ditekan. Hanya ketika tombol ini ditekan, salah satu LED dapat menyala. Jika tombol Enter ditekan dan output XOR semuanya “rendah”, LED “Go” akan menyala, menunjukkan bahwa kode yang benar telah dimasukkan.

Jika tombol Enter ditekan dan salah satu output XOR "high", LED "No go" akan menyala, menunjukkan bahwa kode yang dimasukkan salah. Sekali lagi, jika ini adalah sistem keamanan yang nyata, akan lebih bijaksana jika output “No go” melakukan sesuatu yang menghalangi orang yang tidak berwenang untuk menemukan kode yang benar melalui trial-and-error. Dengan kata lain, harus ada semacam hukuman karena memasukkan kode yang salah. Biarkan imajinasi Anda memandu desain Anda dengan detail ini!

LEMBAR KERJA TERKAIT:

• Lembar Kerja Gerbang Logika CMOS