數(shù)電課程設(shè)計(jì)報(bào)告--電子密碼鎖

1、<p>　　-------數(shù)電課程設(shè)計(jì)</p><p><b>　　題目：電子密碼鎖</b></p><p>　　課程名稱： 數(shù)字電路課程設(shè)計(jì) </p><p>　　學(xué)院系：電子信息與電氣工程學(xué)部</p><p>　　專 業(yè)： 自動(dòng)化 </p><p>　　班 級(jí)： 電自1

2、001 </p><p><b>　　題目：電子密碼鎖</b></p><p><b>　　1 設(shè)計(jì)要求</b></p><p><b>　　一．基本功能</b></p><p>　　1、設(shè)計(jì)一個(gè)密碼鎖，開(kāi)鎖代碼為8位二進(jìn)制數(shù)，通過(guò)串行以按鍵的形式輸 入，要求

3、能夠顯示當(dāng)前輸入的位數(shù)，但不顯示輸入的具體密碼。</p><p>　　2、當(dāng)輸入代碼的位數(shù)和給定的密碼一致，按下開(kāi)鎖鍵，用LED顯示開(kāi)鎖成功。如果密碼不正確，提示開(kāi)鎖不成功，當(dāng)連續(xù)三次密碼輸入錯(cuò)誤，不允許再輸入密碼，并且提示報(bào)警。不同的提示可用不同的LED閃爍頻率或花型顯示來(lái)表示。</p><p>　　3、開(kāi)鎖的密碼可以進(jìn)行設(shè)置，但設(shè)置的前提是原來(lái)密碼必須輸入正確。</

4、p><p><b>　　二．?dāng)U展功能</b></p><p>　　運(yùn)用PS2接口，通過(guò)鍵盤來(lái)輸入密碼。</p><p>　　2 設(shè)計(jì)分析及系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)</p><p>　　密碼鎖控制器是硬件與軟件的結(jié)合。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，以FPGA芯片和VHDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)此電子密碼鎖。</p><p><b>　

5、　本演示系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了：</b></p><p>　　輸入密碼正確后，正確小燈（green）亮，錯(cuò)誤小燈（red）不亮；</p><p>　　當(dāng)輸入密碼正確后，可修改密碼，可使用want開(kāi)關(guān)正確進(jìn)行密 碼修改功能，而后密碼被重新設(shè)定為新的密碼，當(dāng)密碼輸入錯(cuò)誤的時(shí)候并不可以修改密碼，此時(shí)即使按下want鍵也不好 用；&

6、lt;/p><p>　　輸入錯(cuò)誤密碼，正確小燈（green）不亮，錯(cuò)誤小燈（red）亮；</p><p>　　按下reset后，密碼歸為初始密碼；</p><p>　　輸入密碼時(shí)，同時(shí)數(shù)碼管顯示輸入密碼個(gè)數(shù)，不顯示具體密碼；</p><p>　　顯示連續(xù)輸入錯(cuò)誤密碼次數(shù)，用數(shù)碼管顯示，次數(shù)小于3時(shí)，自動(dòng)進(jìn)入下一次輸入狀態(tài)，錯(cuò)誤次數(shù)大于等于3，

7、即以1HZ頻率閃爍的LED燈提示報(bào)警報(bào)警，且無(wú)法再次輸入密碼，直到按下reset.</p><p>　　3系統(tǒng)以及模塊硬件電路設(shè)計(jì)</p><p>　　用VHDL設(shè)計(jì)電子密碼鎖方案：作為通用電子密碼鎖，主要由 3 個(gè)部分組成：數(shù)字密碼輸入電路、密碼鎖控制電路和密碼鎖顯示電路。</p><p><b>　　3.1系統(tǒng)總框圖</b></

8、p><p><b>　　3.2密碼提示電路</b></p><p>　　七段數(shù)碼管是電子開(kāi)發(fā)過(guò)程中常用的輸出顯示設(shè)備。在本設(shè)計(jì)中使用的是1個(gè)共陽(yáng)極型七段數(shù)碼管。其單個(gè)靜態(tài)數(shù)碼管如下圖3.6所示。</p><p>　　由于七段數(shù)碼管公共端連接到GND（共陽(yáng)極型），當(dāng)數(shù)碼管的中的一個(gè)段被輸入低電平，則相應(yīng)的這一段被點(diǎn)亮。反之則不亮。共陽(yáng)極性的數(shù)碼管與之

9、相反。</p><p>　　在本次密碼鎖電路中，7段式數(shù)碼顯示管的作用一為提示當(dāng)前輸入的密碼為第幾個(gè)，因?yàn)槊艽a有八位，很可能讓正在輸入密碼的人忘記輸入到了第幾位，而數(shù)顯管恰好起到了提示作用，此處的設(shè)計(jì)體現(xiàn)了其更加智能化和人性化的理念。二為提示輸入錯(cuò)誤密碼次數(shù)，當(dāng)達(dá)到三次時(shí)將提示報(bào)警并不能再次輸入密碼，增加了密碼鎖的安全性能。</p><p>　　圖2 單個(gè)數(shù)碼管管腳示意圖</p&

10、gt;<p>　　3.3輸入密碼、更改密碼、復(fù)位密碼及報(bào)警電路</p><p>　　此處電路的實(shí)現(xiàn)需要使用四個(gè)開(kāi)關(guān)及三個(gè)小燈。開(kāi)關(guān)SW依次實(shí)現(xiàn)的按鈕功能為用于輸入串行密碼（共8位）的密碼按鍵，復(fù)位成初始系統(tǒng)自帶密碼的RESET鍵，當(dāng)密碼輸正確的可以選擇設(shè)置新密碼的按鍵WANT，（當(dāng)密碼輸入不正確時(shí)，此按鍵并不好用）。燈分別為紅燈綠燈用于報(bào)警電路提示此時(shí)輸入的密碼是正確的還是錯(cuò)誤的。同時(shí)在程序端口中需

11、要的相當(dāng)于時(shí)鐘CLK功能的按鍵，在外部輸入電路中起到的作用是相當(dāng)于按鍵確認(rèn)功能，每輸入一位密碼，確認(rèn)該密碼。在程序中需要count計(jì)數(shù)以保證達(dá)到8位密碼即判斷密碼輸入正確與否，未達(dá)到8位由外部人員繼續(xù)輸入直至到達(dá)8位。當(dāng)密碼三次輸入錯(cuò)誤，用1HZ頻率閃爍的小燈提示報(bào)警。</p><p><b>　　3.4模擬電路</b></p><p><b>　　3.4引

12、腳分布</b></p><p>　　4 系統(tǒng)的VHDL設(shè)計(jì)</p><p>　　library ieee;</p><p>　　use ieee.std_logic_1164.all;</p><p>　　use ieee.std_logic_unsigned.all;</p><p>　　entity c

13、ode is</p><p>　　port( clk0:in std_logic;</p><p>　　clk:instd_logic;</p><p>　　alarm:out std_logic;</p><p>　　c:out std_logic_vector(6 downto 0):="1000000";-

14、-7段數(shù)顯管</p><p>　　d:out std_logic_vector(6 downto 0):="1000000";</p><p>　　k:instd_logic;--高電平表示輸入1</p><p>　　green:out std_logic;--輸入正確時(shí)亮</p><p>　　red:out std_l

15、ogic;--輸入錯(cuò)誤時(shí)亮</p><p>　　reset:instd_logic;-- 按下時(shí)復(fù)位</p><p>　　want:instd_logic);--是否修改密碼</p><p><b>　　end;</b></p><p>　　architecture a of code is</p>&

16、lt;p>　　signalcode:std_logic_vector(7 downto0);--儲(chǔ)存密碼</p><p>　　signalgetcode:std_logic_vector(7 downto0);--儲(chǔ)存修改后的密碼</p><p>　　signalcounter:std_logic_vector(3 downto0);--計(jì)數(shù)</p>

17、;<p>　　signalcounter2: std_logic_vector(3downto0);--計(jì)數(shù)錯(cuò)誤次數(shù)</p><p>　　signalallow:std_logic;--是否允許修改密碼</p><p>　　signal count:integer range 0 to 24999999;</p><p>　　signal

18、clk_data:std_logic;</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　process(clk,counter2)</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　ifreset='1' then--按下reset后，密碼歸為

19、初始密碼</p><p>　　getcode<="00000000";--初始密碼</p><p>　　counter<="0000";--內(nèi)部計(jì)數(shù)</p><p>　　counter2<="0000";</p><p>　　code<="1

20、1001000";--密碼</p><p>　　green<='0';</p><p><b>　　red<='0';</b></p><p>　　allow<='0';</p><p>　　alarm<='0'; <

21、/p><p>　　elsif clk'event and clk='1'then--輸入clk脈沖，則接收1位密碼</p><p>　　if counter2="0011"then</p><p>　　getcode<=getcode;</p><p><b>　　else <

22、;/b></p><p>　　getcode<=getcode(6 downto 0)&k;--將這1位密碼并入getcode中的最后一位</p><p>　　if counter="1000"then</p><p>　　ifcode=getcodethen</p><p>　　green<

23、;='1';--正確燈亮</p><p>　　red<='0';</p><p>　　counter2<="0000";</p><p>　　alarm<='0';</p><p>　　allow<='1';--允許修改密碼</

24、p><p>　　elsifallow='1' and want='1'then--如果允許輸入且想輸入</p><p>　　code<=getcode;--輸入新密碼</p><p>　　green<='0';</p><p><b>　　red<='0

25、9;;</b></p><p>　　alarm<='0';</p><p>　　counter2<="0000";</p><p><b>　　else</b></p><p>　　allow<='0';</p><p

26、>　　green<='0';</p><p>　　red<='1';--錯(cuò)誤燈亮</p><p>　　counter2<=counter2+1;--累加 </p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　counter<=&q

27、uot;0000";--重新計(jì)數(shù)</p><p><b>　　else</b></p><p>　　counter2<=counter2;</p><p>　　counter<=counter+1;--累加</p><p><b>　　end if;</b></p>

28、;<p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　if counter2="0011"then</p><p>　　alarm<=clk_data;</p><p><b>　　

29、else</b></p><p>　　alarm<='0';</p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　end process;</p><p>　　process(clk) </p><p><b>

30、;　　begin</b></p><p>　　if(counter="0000")then --7段數(shù)顯管顯示0到9</p><p>　　c(6 downto 0)<="1000000";</p><p>　　elsif (counter<="0001") then</p

31、><p>　　c(6 downto 0)<="1111001";</p><p>　　elsif (counter<="0010") then</p><p>　　c(6 downto 0)<="0100100";</p><p>　　elsif (counter&l

32、t;="0011") then</p><p>　　c(6 downto 0)<="0110000";</p><p>　　elsif (counter<="0100") then</p><p>　　c(6 downto 0)<="0011001";</p>

33、;<p>　　elsif (counter<="0101") then</p><p>　　c(6 downto 0)<="0010010";</p><p>　　elsif (counter<="0110") then</p><p>　　c(6 downto 0)<

34、="0000010";</p><p>　　elsif (counter<="0111") then</p><p>　　c(6 downto 0)<="1111000";</p><p>　　elsif (counter<="1000") then</p>

35、<p>　　c(6 downto 0)<="0000000";</p><p>　　elsif (counter<="1001") then</p><p>　　c(6 downto 0)<="0011000";</p><p><b>　　end if;</

36、b></p><p>　　if(counter2="0000")then --7段數(shù)顯管顯示0到9</p><p>　　d(6 downto 0)<="1000000";</p><p>　　elsif (counter2<="0001") then</p><p

37、>　　d(6 downto 0)<="1111001";</p><p>　　elsif (counter2<="0010") then</p><p>　　d(6 downto 0)<="0100100";</p><p>　　elsif (counter2<="

38、0011") then</p><p>　　d(6 downto 0)<="0110000";</p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　end process;</p><p>　　process(clk0,clk_data,count)

39、 </p><p><b>　　begin </b></p><p>　　if clk0'event and clk0='1' then</p><p>　　if count=24999999 then </p><p>　　count<=0; &

40、lt;/p><p>　　clk_data<=not clk_data; </p><p>　　else count<=count+1;</p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　end