EDA电子密码锁课程设计.doc

概述在当今社会中,人们对于隐私的保护和对物品安全的重视程度与日俱增。因此, 使用了现代电子技术的电子密码锁便有了广泛的应用前景。本次所设计的电子密码锁, 能够实现该六位十进制并行密码保护, 当输入的密码与锁内密码一致时, 绿灯亮, ***; 当输入的密码与锁内的密码不一致时, 红灯亮, 不能***。密码锁的密码可由用户自行设置,并可在液晶显示屏上显示所输入的密码。为人们的财产、信息安全提供了可靠地保障。本次设计基于 VHDL 语言,对并行六位电子密码锁进行设计,并对设计过程进行了详细描述。采用 VHDL 语言进行电子密码锁的设计可使设计工作简洁直观, 快速实现既定功能。电子密码锁在对财产安全保护等方面都有着重要作用, 应用前景非常广泛。***代码为六位十进制数, 当输入代码的位数和位值与锁内给定的密码一致, 且按规定程序***时, 方可***, 并点亮***指示灯。否则, 系统进入“错误”状态, 并发出报警信号。***程序由设计者确定, 并要求锁内给定的密码是可调的, 且预置方便, 保密性好。并行数字锁的报警方式是点亮指示灯, 并使喇叭鸣叫来报警, 直到按下复位开关, 报警才停止。此时,数字锁又自动进入等待下一次***的状态。一、设计主要内容 1、密码锁串行输入几位十进制数字口令 2、输入口令全部正确即***并有绿灯显示 3、口令输入最大次数 3 次,要求在完全输入六位之后进行判断口令正确与否;输入 3 次之后还不能***,进入死锁状态并报警 4、有相应的显示功能 5、***后能再次上锁二、系统设计方案作为通用电子密码锁,主要由三个部分组成:数字密码输入电路、密码锁控制电路和密码锁显示电路。( 1) 密码锁输入电路包括时序产生电路、键盘扫描电路、键盘译码电路等几个小的功能电路。(2) 密码锁控制电路包括按键数据的缓冲存储电路,密码的清除、存储、激活电锁电路( 寄存器清除信号发生电路), 密码核对( 数值比较电路) ,解锁电路(开/ 关门锁电路) 等几个小的功能电路。( 3 )密码显示电路主要是在液晶显示屏显示输入的数值。 密码锁输入电路的设计是电子密码锁的输入电路框图, 由键盘扫描电路、弹跳消除电路、键盘译码电路、按键数据缓存器,加上外接的一个 4× 4矩阵式键盘组成。 7 89 图 1-1 密码锁的输入电路框图 1 .矩阵式键盘的工作原理矩阵式键盘是一种常见的输入装置,在日常的生活中, 矩阵式键盘在计算机、电话、手机、微波炉等各式电子产品上已经被广泛应用。图 1-2 是一个 3× 4 矩阵式键盘的面板配置图, 其中数字 0~ 9 作为密码数字输入按键。图 1-2 4× 4 矩阵式键盘的面板配置 4 5623 10 弹跳消除电路键盘译码电路按键数据缓存器键盘输入按键数据键盘扫描电路键盘扫描信号工作时钟脉冲信号 7894561230 KC2 KC1 KC0 1110 1101 1011 0111 KR3(00) KR2(01) KR1(10) KR0(11) 密码锁输入电路各主要功能模块的设计 1) 时序产生电路本时序产生电路中使用了三种不同频率的工作脉冲波形:系统时钟脉冲( 它是系统内部所有时钟脉冲的源头,且其频率最高)、弹跳消除取样信号、键盘扫描信号。 2) 键盘扫描电路扫描电路的作用是用来提供键盘扫描信号的, 扫描信号变化的顺序依次为 1110 - 1101 - 1011 - 0111 - 1110...... 依序地周而复始。 3) 弹跳消除电路由于本设计中采用的矩阵式键盘是机械开关结构,因此在开关切换的瞬间会在接触点出现信号来回弹跳的现象, 对于电子密码锁这种灵敏度较高的电路这种弹跳将很可能会造成误动作输入, 从而影响到密码锁操作的正确性。从图 1-3 中可以观察出弹跳现象产生的原因, 虽然只是按下按键一次然后放掉, 然而实际产生的按键信号却不止跳动一次, 经过取样信号的检查后, 将会造成误判断, 以为键盘按了两次。如果调整抽样频率( 如图 所示) ,可以发现弹跳现象获得了改善。抽样结果抽样信号按键信号图 1-3 弹跳现象产生错误的抽样结果图 1-4 调整抽样频率后得到的抽样结果 4) 键盘译码电路上述键盘中的按键可分为数字按键和文字按键,每一个按键可能负责不同的功能, 例如清除数码、退位、激活电锁、***等。 5) 按键存储电路因为每次扫描会产生新的按键数据, 可能会覆盖前面的数据, 所以需要一个按键存储电路, 将整个键盘扫描完毕后的结果记录下来。按键存储电路可以使用移位寄存器构成。抽样结果抽样信号按键信号图 1-5 输入电路仿真波形图 密码锁控制电路的设计密码锁的控制电路是整个电路的控制中心,主要完成对数字按键输入和功能按键输入的响应控制。 1 .数字按键输入的响应控制(1) 如果按下数字键, 第一个数字会