简单组合锁

零件和材料

• 4001 四或非门（Radio Shack 目录号 #276-2401）
• 4070 四异或门（Radio Shack 目录编号 900-6906）
• 两个八位 DIP 开关（Radio Shack 目录号 #275-1301）
• 两个发光二极管（Radio Shack 目录号 # 276-026 或同等产品）
• 四个 1N914“开关”二极管（Radio Shack 目录号 #276-1122）
• 十个 10 kΩ 电阻器
• 两个 470 Ω 电阻器
• 按钮开关，常开（Radio Shack 目录编号 275-1556）
• 两节 6 伏电池

注意！ 4001 和 4070 IC 都是 CMOS，因此对静电很敏感！

此实验可能仅使用一个 8 位 DIP 开关来构建，但如果使用两个开关组件，则该概念更容易理解。这个想法是，一个开关用于保存解锁锁的正确密码，而另一个开关用作试图打开锁的人的数据入口点。

当然，在现实生活中，带有“钥匙”代码的开关组件必须隐藏在打开锁的人的视线之外，这意味着它必须位于其他地方 数据输入开关组件所在的位置。这需要两个开关组件。

但是，如果你把这个概念理解清楚，你就可以搭建一个只有一个8位开关的工作电路，左边四个开关用于数据输入，右边四个开关用于保存“钥匙”密码。

为获得额外效果，请选择不同颜色的 LED：“Go”为绿色，“No”为红色。

交叉引用

电路课程 ，第 4 卷，第 3 章：“逻辑门”

学习目标

• 使用异或门作为位比较器
• 如何使用二极管和上拉/下拉电阻构建简单的门功能
• 使用或非门作为受控反相器

原理图

插图

说明

该电路说明了如何使用 XOR（异或）门作为位比较器。其中四个异或门比较两个 4 位二进制数的相应位，每个数字通过一组开关“输入”到电路中。如果两个数字逐位匹配，则按下“Enter”按钮开关时，绿色的“Go”LED 将亮起。如果两个数字不完全匹配，按下“Enter”按钮时，红色的“No go”LED 将亮起。

由于四位仅提供了十六种可能的组合，因此该锁定电路不是很复杂。如果将其用于家庭安全系统等实际应用中，则“No go”输出必须连接到某种警报器或其他警报设备，以便输入不正确的代码会阻止未经授权的人尝试另一个代码输入。

否则，在找到正确的组合之前不会花费太多时间来尝试所有组合（0000 到 1111）！在这个实验中，我不描述如何将这个电路工作到一个真正的安全系统或锁定机制中，而只描述如何让它识别预先输入的代码。

当然，必须在数据条目开关阵列处匹配的“关键”代码应该隐藏起来。如果这是真正安全系统的一部分，数据输入开关组件将位于外面 门和钥匙密码开关组件后面 门和电路的其余部分。

在本实验中，您可能会在两个不同的面包板上放置两个开关组件，但完全可以仅使用单个（8 位）DIP 开关组件来构建电路。再次强调，本实验的目的不是做一个真正的安全系统，而只是向大家介绍异或门代码对比的原理。

如果输入信号不是，则输出“高”(1) 信号是 XOR 门的本质 相同的逻辑状态。四个异或门的输出端通过一个二极管网络连接，该网络用作四输入或门：if any 四个异或门中的一个输出“高”信号——表示输入的代码和关键代码不相同——然后“高”信号将传递给或非门逻辑。

如果两个 4 位代码相同，则 XOR 门输出都不会为“高”，连接到二极管公共端的下拉电阻将为 NOR 逻辑提供“低”信号状态。

或非门逻辑执行一个简单的任务：如果未按下“Enter”按钮，则防止任一 LED 亮起。只有按下该按钮时，两个 LED 中的任何一个才能通电。如果按下 Enter 开关且 XOR 输出均为“低”，则“Go”LED 将亮起，表示已输入正确的代码。

如果按下 Enter 开关并且任何 XOR 输出为“高”，“No go”LED 将亮起，表明输入了错误的代码。同样，如果这是一个真正的安全系统，明智的做法是让“No go”输出阻止未经授权的人通过反复试验发现正确的代码。换句话说，应该有某种惩罚 输入错误的代码。让你的想象力指导你设计这个细节！

相关工作表：

• CMOS 逻辑门工作表