Proyecto: cerradura digital

01 · Especificación

Código 1010 o nada

DIP de 4 con pull-down, código secreto 1010: verde si coincide exacto, rojo si no. Sin micro, sin clock, sin debounce (switches fijos no rebotan en régimen). Dos chips: HC04 + HC21.

• ¿Qué ecuación abre?
• ¿Por qué AND+NOT y no XNOR?
• ¿Qué BOM lleva?
• ¿En qué orden se prueba?

02 · Diseño

Igualdad abaratada

Comparar contra constante no necesita XNOR: el bit que debe ser 1 entra directo, el que debe ser 0 entra negado: E = S3·~S2·S1·~S0 (1 AND-4 + 2 NOT). Rojo = ~E con otro NOT: si algo falla, queda en rojo.

03 · BOM

Lista de compras

Seguridad real: 4 bits = 16 intentos (juguete didáctico, no caja fuerte). La versión con código configurable usa 4 XNOR + AND (Tema 25).

04 · Puesta en marcha

Orden de pruebas

1. Rieles y reposo

5 V en pines 14, DIP en 0000: E = 0, rojo prendido. Si verde prende, revisar AND.

2. Cada switch

Mover S0–S3 de a uno y medir el pin: 0/5 V francos. Pull-down que no tira = flotante.

3. Los 16 códigos

Recorrer 0000–1111: solo 1010 da verde. Anotar: 1/16 abre.

4. Fail-closed

Sacar un chip del zócalo: debe quedar en rojo. Lo seguro por defecto.

05 · Cerradura en código

Gemelo digital

Ecuación exacta más ataque de fuerza bruta (spoiler: 16 intentos).

CODIGO = (1, 0, 1, 0)

def cerradura(s):
    e = s[0] and (not s[1]) and s[2] and (not s[3])
    print(f"{s} -> {'VERDE' if e else 'rojo'}")
    return bool(e)


for intento in [(1, 0, 0, 0), (1, 1, 1, 1), (1, 0, 1, 0)]:
    cerradura(intento)

1000 rojo, 1111 rojo, 1010 VERDE. ¿Qué bit falla en 1000?

Fuerza bruta

abren = [s for a in (0, 1) for b in (0, 1) for c in (0, 1) for d in (0, 1)
         for s in [[a, b, c, d]] if cerradura(s)]
print(f"abren {len(abren)}/16: {abren}")

06 · Analogía programador

Allowlist en hardware

1. 1
   Código fijo = allowlist.

   Un solo valor permitido: como comparar contra secreto hasheado (pero sin hash).

2. 2
   Fail-closed = deny default.

   Rojo por defecto: como denegar por defecto en firewall. Seguro ante fallas.

3. 3
   4 bits = password de juguete.

   16 intentos = sin seguridad: como PIN de 4… pero de verdad de 4. Demo, no producto.

07 · Exploración

Laboratorio: probar códigos

DIP virtual S3–S0 contra 1010: el laboratorio prende verde o rojo y cuenta intentos.

Preguntas para explorar

1. Probá 1000 y 1011. ¿E en cada uno? ¿Qué bit falla?
2. ¿Cuántos de los 16 abren? ¿Qué implica para seguridad?
3. Si S2 flota (sin pull), ¿qué puede pasar?

08 · Comprensión

Confusiones frecuentes

09 · Práctica guiada

Ejercicios de cerradura

Ejercicio 1: otro código

Cambiá el secreto a 0110. ¿Ecuación? ¿Qué pines del HC21 usás? Verificá solo-ese con fuerza bruta.

Ejercicio 2: código configurable

Segundo DIP como referencia + 4 XNOR + AND-4. ¿Puertas? ¿Ventaja?

Ejercicio 3: ENTER con debounce

Botón ENTER que habilita E (E_final = E·ENTER). ¿Por qué RC+Schmitt? ¿Qué pasa sin él?

10 · Síntesis

Ideas para recordar

Primera cerradura andando. Ahora a calcular: en el próximo tema, calculadora de 4 bits.