ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ЭЛЕМЕНТ ПАМЯТИ ДЛЯ КОДОВЫХ СИСТЕМ ЗАЩИТЫ

Хан Г. В. – студент группы Э-34, Иванов И. А. – студент группы Э-44, Стальная М. И. – к.т.н., профессор РФ, Алтайский край, г. Барнаул, ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова»

Повсеместно нас окружают различные автоматизированные системы, которые имеют необходимость в запоминании различных данных, которые могут в себе содержать важную информацию о работе, положении, функционировании различных приводов. Для исполнения этой потребности были созданы и применяются элементы памяти, которые возможно реализовать с помощью магнитных дисков, гидравлических, пневматических, электромеханических реле – устройств запоминания и хранения информации. Так же в связи с потребностью в сохранении не только информационных данных, но и в ограничении доступа к физическим объектам, материальным ценностям, помещениям, данные устройства нашли свое применения для хранения различных кодов, шифров, механических положений, формы предметов, которые необходимы для получения доступа. Все эти устройства различаются между собой и оказывают свое влияние на параметры безопасность систем защиты, сложность изготовления и стоимость конечных устройств. На сегодняшний день наибольшее распространение для задач хранения материальных ценностей получили электронные кодовые системы защиты, основанные на полупроводниковых элементах благодаря их малым габаритам, невысокой стоимости, высокой надежности, долговечности, скорости записи и перезаписи.

Самым наиболее простым и достаточно часто используемым элементом памяти, выполненным на полупроводниках, является RS-триггер. Он способен хранить 1 бит данных так как является бистабильный элементом который, как правило, реализуется на двух элементах И-НЕ рисунок 1 (Б) или на двух элементах ИЛИ-НЕ рисунок 1 (А).

Рисунок 1 – Структурная схема RS-триггера

Работа RS-триггера представлена в таблице 1, и в ней не трудно заметить недостаток данного триггера – наличие так называемых «запрещенных комбинации», отмеченные в таблице 1 символом «X». Кроме того, запрещенные комбинации зависят от того на каких элементах был исполнен RS-триггер, что заставляет учитывать его структурную схему во время использования и применения в схемах и устройствах, что является существенным недостатком.

Для исключения подобных запрещенных комбинации была разработана структурная схема полупроводникового элемента памяти, представленная на рисунке 2 и его таблица истинности (таблица 2).

Не трудно видеть, что данное устройство имеет и более простую схему. А из таблицы истинности 2 видно, что устройство не имеет запрещенных комбинаций.

Таблица 1 – Таблица истинности RS-триггера

Рисунок 2 – Структурная схема элемента памяти

Работает данный элемент памяти таким образом: для запоминания логической единицы, подается входной сигнал на вход A, и одновременно единичный импульс на вход B. При одновременном поступлении этих сигналов, на выходе элемента И появится логическая единица которая проходя по положительной обратной связи на вход элемента DD2 встанет на самоподхват и таким образом при снятии сигнала со входа B значение логической единицы на выходе будет сохранено. Для обнуления записанной информации необходимо всего лишь снять сигнал со входа A. При необходимости использовать инверсный выход можно установить параллельно на выход Q инверсию (рисунок 3).

Рисунок 3 – Структурная схема элемента памяти с инверсией

Таким образом, описанная схема компактного полупроводникового элемента памяти работает как логическое полупроводниковое устройство, с двумя стабильными логическими состояниями «1» и «0» на выходе. Кроме того, представленная схема содержит не имеет запрещенных комбинаций, реализует необходимость в запоминании и хранит 1 бит данных. Поэтому эту схему более целесообразно использовать в кодовых системах защиты

Таблица 2 – Таблица истинности разработанного элемента памяти

Рисунок 4 – Схема кодовой системы защиты

Данное устройство может содержит в себе максимум 11 входов и 1 выход. Код может иметь любую длину n символов состоящий из произвольного сочетания цифр от 0 до 9, но при этом хотя бы одна цифра должна быть связанна с датчиком сигнализации перебора кода.

Устройство работает следующим образом, при постановки ключа он будет замыкать контакты подавая сигнал, который установит единичный логический уровень на вход схемы A, тем самым разрешая ввод числового кода, после чего вводиться цифровая последовательность, которая при нажатии на соответствующие кнопки подает «1» на вход элемента памяти, и с выхода элемента памяти поступает сигнал на вход следующего элемента памяти разрешая ввод последующего числа. Например, зададим код: «53264» тогда имеем схему, представленную на рисунке 5. На которой входы X1-X0 соответствуют цифрам 1-0, выход Y подает сигнал на открывание.

Как итог можно отметить следующее: предложенный вариант элемента полупроводниковой памяти не имеет запрещенных комбинации, а, следовательно, работает более четко, однозначно и надежно так как не имеет запрещенных комбинации.

Рисунок 5 – Схема для устройства с заданным кодом «53242»

Список использованных источников:

1. Шило, В. Л. Популярные цифровые микросхемы. Справочник. Москва, «Радио и связь», 1987 г. 352 с.
2. Устройство для выделения единичного импульса: пат. 961126 СССР: Кл.Н.03.К.5/153 УДК 621.374.(088.8), / Стальная М. И., Лабузова Л. П.; заявитель и патентообладатель Алтайский политехнический ин-т – № 3001169/18-21; заявлен. 03.11.1980; опубл. 23.09.1982 бюл. № 35.