第7节 Simple Combination Lock (修订中)
[TOC]
零件和材料
- 4001 四或非门（Radio Shack 目录＃276-2401）
- 4070 四异或门（Radio Shack 目录 #900-6906）
- 两个八位 DIP 开关（Radio Shack 目录 # 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 # 276-1122）
- 十个 10 kΩ 电阻器
- 两个 470 Ω 电阻器
- 按钮开关，常开（Radio Shack 目录号 275-1556）
- 两节 6 伏电池
__警告！__4001 和 4070 IC 都是 CMOS，因此对静电很敏感！
这个实验可能只使用一个 8 位 DIP 开关，但如果使用两个开关组件，这个概念更容易理解。这个想法是，一个开关用于保存解锁锁的正确代码，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，上面设置了“钥匙”代码的开关组件必须隐藏在打开锁的人的视线之外，这意味着它必须在物理上位于数据输入开关组件所在的_其他地方_。这需要两个开关组件。
但是，如果您清楚地理解了这个概念，您可能会构建一个只有一个 8 位开关的工作电路，使用左侧四个开关用于数据输入，右侧四个开关用于保存“钥匙”代码。
为了获得额外的效果，请选择不同颜色的 LED：绿色表示“Go”，红色表示“No go”。
交叉引用
电路课，第 4 卷，第 3 章：“逻辑门 (opens new window)”
学习目标
- 使用 XOR 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栅极功能
- 使用 NOR 门作为受控反相器
原理图，示意图
插图
指示
该电路说明了使用[XOR（异或）](https://www.allaboutcircuits.com/textbook/digital/chpt- 比较器 (opens new window)。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。如果这两个数字逐位匹配，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，当按下“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，则必须将“禁止通行”输出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可以阻止未经授权的人尝试另一个代码条目。
否则，在找到正确的组合之前，尝试所有组合（0000 到 1111）不会花费太多时间！在这个实验中，我没有描述如何将这个电路变成一个真正的安全系统或锁定机制，而只是描述如何让它识别一个预先输入的密码。
当然，在数据输入开关阵列上必须匹配的“关键”代码应该隐藏起来。如果这是真正的安全系统的一部分，那么数据输入开关组件将位于_门外_，而钥匙代码开关组件将_位于_门后，其余电路则位于门后。
在本实验中，您可能会将两个开关组件放置在两个不同的面包板上，但完全可以使用单个（8 位）DIP 开关组件来构建电路。再次强调，实验的目的不是为了做一个真正的安全系统，而只是向你介绍异或门代码比较的原理。
如果输入信号_不是_相同的逻辑状态，则输出“高”(1) 信号是 XOR 门的本质。四个 XOR 门的输出端通过二极管网络连接，该二极管网络用作四输入 OR 门：如果四个 XOR 门中的_任何_一个输出“高”信号——表示输入的代码和密钥代码不相同——然后一个“高”信号将被传递到或非门逻辑 (opens new window)。
如果两个 4 位代码相同，则没有一个 XOR 门输出将是“高”，连接到二极管公共侧的下拉电阻器将为 NOR 逻辑提供“低”信号状态。
NOR 门 (opens new window)逻辑执行一项简单的任务：如果未按下“Enter”按钮，则阻止任一 LED 亮起。只有当按下此按钮时，任一 LED 才能通电。如果按下 Enter 开关且 XOR 输出全部为“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”，则“No go” LED 将亮起，表示输入了错误代码。同样，如果这是一个真正的安全系统，明智的做法是让“No go”输出做一些事情来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，输入错误代码应该受到某种_惩罚。_让您的想象力指导您对这个细节的设计！
相关练习：
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