В этой статье попробуем создать электронный кодовый замок, значение которого задаётся комбинацией четырёх десятичных цифр. Проектировать замок будем в среде моделирования Logisim. Итак, приступим к реализации.
Первым делом организуем ввод значений, для этого сделаем простейшую клавиатуру на 10 цифр (от 0 до 9) и кнопкой R для сброса введённых значений. Клавиатуру будем создавать из кнопок, при нажатии на которые они выдают сигнал "1", а при отсутствии нажатия "0". Клавиатура приведена на рисунке 1.
Сигналы с клавиатуры нужно каким-то образом обрабатывать, чтобы понимать какая цифра должна быть введена. Для этого будем использовать приоритетный шифратор разрядности 16-4, на входы шифратора подадим сигналы с кнопок в соответствии с номером входа и значением на кнопке (рис. 2).
Вводимые значения требуется как-то хранить. Для этого отлично подойдут регистры хранения, на информационные входы которых будут подаваться значения с выходов шифратора. Будем использовать один регистр для хранения одной цифры. Но возникает проблема определения, в какой регистр надо записывать информацию в конкретный момент времени. С этой задачей справится комбинация счётчика и шифратора. Счётчик будем использовать на 4 значения, на информационный вход счётчика будем подавать особый выход шифратора - выход, показывающий наличие сигнала хотя бы на одном входе. Выходы счётчика будем подавать на входы дешифратора. А уже выходы дешифратора подключим к разрешающему входу и входу синхронизации регистра. Таким образом, в каждый момент времени у нас будет активен только один регистр, а регистр, в который будет производиться запись, будет меняться по кругу между всеми четырьмя доступными. Продемонстрируем сказанное на рисунке 3.
Значение ключа будем задавать при помощи четырёх конкретных комбинаций, которые можно изменять, но не во время работы замка. Для примера ключом будет число 1402, переведём его в двоично-десятичный код: 0001010000000010. На рисунке 4 приведена реализация ключа.
Комбинацией значений "0" и "1" зададим необходимые значения и объединим их в шины во избежание большого количества проводов.
Сравнивать ключ и введённое значение будем при помощи простейших компараторов, а именно при помощи функции "исключающее или". Будем сравнивать каждый разряд по отдельности, значения со всех сравнений будем подавать на дизъюнкцию, т.к. она принимает ноль только на одном наборе своих аргументов, а у нас возникнут все нули только в случае полного совпадения ключа и введённого значения. Выход с дизъюнкции подадим на элемент "ИЛИ-НЕ" для инверсии (предварительно разветвив шину на отдельные провода для перевода сигнала в однобитовое значение - да/нет) и выход "ИЛИ-НЕ" подадим на светодиод, отвечающий за результат работы. В случае совпадения чисел светодиод будет загораться, в противном - будет выключен. Также для просмотра введённых значений добавим индикаторы на выходы регистров хранения. Окончательная схема замка приведена на рисунке 5.
Протестируем полученный замок (рис. 6 - 8).
Таким образом, нам удалось реализовать электронный кодовый замок.