Простой электронный замок с набором кодовой комбинации
- 4001 — счетверённый вентиль НЕ-ИЛИ
- 4070 — счетверённый вентиль «исключающее ИЛИ»
- Два DIP-переключателя с 8 контактными группами
- Два светодиода
- Четыре переключающих диода 1N914
- Десять резисторов 10 кОм
- Два резистора 470 Ом
- Нормально разомкнутый кнопочный переключатель
- Две 6-вольтовых батарейки
Представленную схему можно собрать и с одним DIP-переключателем с 8 контактными группами, однако для лучшего понимания принципа работы схемы рекомендуется использовать два переключателя этого типа. Идея заключается в том, чтобы один на первом переключателе сохранялся код, в то время как второй переключатель служил точкой ввода этого же кода для открытия замка. В реальных условиях переключатель с установленным ключевым кодом должен быть спрятан от того, кто пытается открыть замок, то есть он должен физически находиться в недоступном для него месте. Для реализации такой конструкции потребуются два переключателя. Тем не менее, если вам понятен принцип работы устройства, то вы можете собрать схему с одним DIP-переключателем с 8 контактными группами.
Для создания дополнительного эффекта можно выбрать светодиоды разных цветов: например, зелёный («Доступ разрешён») и красный («Доступ запрещён»).
ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА
РИСУНОК
ИНСТРУКЦИИ
В настоящей схеме логический элемент «исключающее ИЛИ» используется в качестве устройства сравнения битов. Четыре логических элемента «исключающее ИЛИ» сравнивают соответствующие биты двух 4-разрядных двоичных чисел, каждое из которых «вводится» в схему посредством набора из восьми переключателей. При совпадении всех битов двух введённых чисел и после того как нажата клавиша «Enter», будет включён зеленый светодиод («Доступ разрешён») . При несовпадении хотя бы одного из битов двух чисел после нажатия клавиши «Enter» включится красный светодиод («Доступ запрещён! »).
Поскольку четырёхбитное двоичное число даёт всего шестнадцать возможных комбинаций, то эту схему электронного замка можно легко «взломать» путём простого перебора возможных комбинаций. Если бы эта схема являлась частью квартирной системы безопасности, то выход красного светодиода необходимо было бы соединить, например, с сиреной, что позволит предотвратить попытку повторного набора комбинации. В противном случае, для перебора всех комбинаций (от 0000 до 1111) «взломщику" не потребуется много времени. В этой статье не даётся описания того, как собрать на основе этой схемы реальную систему безопасности или электронный замок, а лишь описан механизм сравнения схемой ключевого кода с предварительно введённым значением.
Ключевой код, который должен совпадать с предварительно введённым значением должен, естественно, помещён в другое место. Если бы эта схема была частью реальной системы безопасности, то DIP-переключатель для ввода кодового «числа» должен был бы находиться снаружи, а переключатель, на котором задаётся кодовая комбинация, а также вся остальная часть схемы, должны были бы находиться внутри помещения. При сборке показанной схемы вы скорее всего поместите два DIP-переключателя на отдельных макетных платах, однако всю схему можно собрать, используя только один переключатель с 8 контактными группами. Отметим ещё раз, что цель этого эксперимента заключается не в создании реальная системы безопасности, а в ознакомлении с принципом работы элементов «исключающее ИЛИ» в функции сравнения двух двоичных чисел.
Если логические уровни входных сигналов различаются, то на выходе элемента «исключающее ИЛИ» будет сигнал высокого логического уровня (1). Выходы четырёх элементов «исключающее ИЛИ» соединены с четырьмя диодами, работающими как четырёхвходовая логическая схема «ИЛИ»: когда любой из четырёх вентилей «исключающее ИЛИ» подаёт сигнал высокого уровня — что свидетельствует о неидентичности предварительно введёной комбинации и ключевого кода --- то на логическую схему «НЕ-ИЛИ» будет подан сигнал высокого логического уровня. При совпадении двух четырёхразрядных чисел на выходах логических схем «исключающее ИЛИ» не будет сигнала логической единицы, и согласующий выходной резистор будет обеспечивать сигнал низкого логического уровня на элементах «НЕ-ИЛИ».
Логическая схема НЕ-ИЛИ выполняет простую функцию: предотвращает включение светодиодов, если не нажат клавиша «Enter». Ток на один из светодиодов будет подан только после нажатия на клавишу «Enter». Если была нажата клавиша Enter, а на выходах всех элементов «исключающее ИЛИ» низкий логический уровень, то включится зелёный светодиод, то есть был набран верный код. Если была нажата клавиша «Enter», а на выходе любого из элементов «исключающее ИЛИ» сигнал логической единицы, то включится красный светодиод, то есть был набран неверный код. Ещё раз отметим, что если вы решили создать настоящую систему безопасности, то сигнал с выхода красного светодиода желательного подать на какое-либо устройство, которое исключит возможность определения кода путём простого перебора комбинаций.