Bloqueio de combinação simples

PEÇAS E MATERIAIS

• 4001 quad NOR gate (catálogo Radio Shack # 276-2401)
• 4070 quad XOR gate (catálogo Radio Shack # 900-6906)
• Dois interruptores DIP de oito posições (catálogo Radio Shack # 275-1301)
• Dois diodos emissores de luz (catálogo Radio Shack nº 276-026 ou equivalente)
• Quatro diodos de “comutação” 1N914 (catálogo Radio Shack # 276-1122)
• Dez resistores de 10 kΩ
• Dois resistores de 470 Ω
• Botão de pressão, normalmente aberto (catálogo Radio Shack # 275-1556)
• Duas baterias de 6 volts

Cuidado! Ambos os CIs 4001 e 4070 são CMOS e, portanto, sensíveis à eletricidade estática!

Este experimento pode ser construído usando apenas uma chave DIP de 8 posições, mas o conceito é mais fácil de entender se dois conjuntos de chaves forem usados. A ideia é que uma chave atua para manter o código correto para destravar a fechadura, enquanto a outra chave serve como um ponto de entrada de dados para a pessoa que está tentando abrir a fechadura.

Na vida real, é claro, o conjunto do interruptor com o código de "chave" definido deve ser escondido da vista da pessoa que abre a fechadura, o que significa que deve estar fisicamente localizado em outro lugar de onde está o conjunto do interruptor de entrada de dados. Isso requer dois conjuntos de interruptores.

No entanto, se você entender esse conceito claramente, poderá construir um circuito funcional com apenas uma chave de 8 posições, usando as quatro chaves à esquerda para a entrada de dados e as quatro chaves à direita para conter o código da “chave”.

Para um efeito extra, escolha cores diferentes de LED:verde para “Vai” e vermelho para “Não vai”.



REFERÊNCIAS CRUZADAS

Aulas de circuitos elétricos , Volume 4, capítulo 3:"Portões lógicos"



OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM

• Para usar portas XOR como comparadores de bits
• Como construir funções de porta simples com diodos e um resistor pull-up / down
• Usando portas NOR como inversores controlados

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO







ILUSTRAÇÃO







INSTRUÇÕES

Este circuito ilustra o uso de portas XOR (Exclusive-OR) como comparadores de bits. Quatro dessas portas XOR comparam os respectivos bits de dois números binários de 4 bits, cada número “inserido” no circuito por meio de um conjunto de chaves. Se os dois números corresponderem, bit a bit, o LED verde “Go” acenderá quando o botão “Enter” for pressionado. Se os dois números não corresponderem exatamente, o LED vermelho “No go” acenderá quando o botão “Enter” for pressionado.

Como quatro bits fornecem apenas dezesseis combinações possíveis, esse circuito de bloqueio não é muito sofisticado. Se fosse usado em um aplicativo real, como um sistema de segurança residencial, a saída "No go" teria que ser conectada a algum tipo de sirene ou outro dispositivo de alarme para que a entrada de um código incorreto impedisse uma pessoa não autorizada de tentar outra entrada de código.

Caso contrário, não demoraria muito para tentar todas as combinações (0000 a 1111) até que a correta fosse encontrada! Neste experimento, não descrevo como transformar este circuito em um sistema de segurança real ou mecanismo de bloqueio, mas apenas como fazê-lo reconhecer um código pré-inserido.

O código de “chave” que deve ser correspondido no array do switch de entrada de dados deve ser escondido da vista, é claro. Se isso fosse parte de um sistema de segurança real, o conjunto do interruptor de entrada de dados estaria localizado fora a porta e o conjunto da chave de código atrás a porta com o resto do circuito.

Neste experimento, você provavelmente localizará os dois conjuntos de chave em duas placas de ensaio diferentes, mas é inteiramente possível construir o circuito usando apenas um único conjunto de chave DIP (8 posições). Novamente, o objetivo do experimento não é fazer um sistema de segurança real, mas apenas apresentar a você o princípio da comparação do código da porta XOR.

É a natureza de uma porta XOR emitir um sinal "alto" (1) se os sinais de entrada não o mesmo estado lógico. Os quatro terminais de saída das portas XOR são conectados por meio de uma rede de diodo que funciona como uma porta OU de quatro entradas:se qualquer das quatro portas XOR produz um sinal “alto” - indicando que o código inserido e o código-chave não são idênticos - então um sinal “alto” será passado para a lógica da porta NOR.

Se os dois códigos de 4 bits forem idênticos, nenhuma das saídas da porta XOR será "alta" e o resistor pull-down conectado aos lados comuns dos diodos fornecerá um estado de sinal "baixo" para a lógica NOR.

A lógica da porta NOR realiza uma tarefa simples:evitar que qualquer um dos LEDs acenda se o botão “Enter” não for pressionado. Somente quando este botão é pressionado, qualquer um dos LEDs pode ser energizado. Se a chave Enter for pressionada e as saídas XOR estiverem todas “baixas”, o LED “Go” acenderá, indicando que o código correto foi inserido.

Se a chave Enter for pressionada e qualquer uma das saídas XOR estiver “alta”, o LED “No go” acenderá, indicando que um código incorreto foi inserido. Novamente, se este fosse um sistema de segurança real, seria sensato que a saída “Não vá” fizesse algo que impedisse uma pessoa não autorizada de descobrir o código correto por tentativa e erro. Em outras palavras, deve haver algum tipo de penalidade por inserir um código incorreto. Deixe sua imaginação guiar seu design desse detalhe!



PLANILHA RELACIONADA:

• 
  Planilha CMOS Logic Gates