EDA實(shí)驗(yàn)報(bào)告 (18)1

1、eda 課 程 設(shè) 計(jì) 實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告學(xué)院: 工學(xué)院 專(zhuān)業(yè): 電子信息工程 年級(jí): 07 姓名: 陳有衡 學(xué)號(hào): 07601037 : _電子密碼鎖一 課程設(shè)計(jì)要求在學(xué)習(xí)完大部分內(nèi)容后，設(shè)計(jì)一個(gè)功能和市面上一模一樣的“4位數(shù)電子密碼鎖”，可讓學(xué)生學(xué)習(xí)查找相關(guān)資料，并對(duì)小型項(xiàng)目開(kāi)發(fā)有一定的認(rèn)識(shí)。使學(xué)生能進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，對(duì)每部分電路進(jìn)行討論、說(shuō)明與仿真驗(yàn)證，最后在整合起來(lái)。設(shè)計(jì)一個(gè)4位數(shù)的電子密碼鎖。具備的功能：1、數(shù)碼輸入：每按下一個(gè)數(shù)字鍵，就輸入一個(gè)數(shù)值，并在顯示器上的最右方顯示，將先前的輸入數(shù)據(jù)依序左移一個(gè)數(shù)字位置。2、數(shù)碼清除：按下此鍵可清除之前所有的輸入值，清除成為“0000”。3、密碼

2、更改：按下此鍵時(shí)會(huì)將目前的數(shù)字設(shè)定成新的密碼。4、激活電鎖：按下此鍵可將密碼鎖上鎖。5、解除電鎖：按下此鍵會(huì)檢查輸入的密碼是否正確，密碼正確即開(kāi)鎖。二 電子密碼鎖的結(jié)構(gòu)原理 圖 (1)電子密碼鎖的整體結(jié)構(gòu)如圖(1)所示，它包括密碼鎖輸入模塊，控制模塊和顯示模塊等。1密碼鎖輸入模塊由時(shí)序產(chǎn)生電路，鍵盤(pán)掃描電路，抖動(dòng)消除電路，鍵盤(pán)譯碼電路和按鍵存儲(chǔ)電路組成。（1）時(shí)序產(chǎn)生電路用于產(chǎn)生電路中三種不同頻率的工作脈沖波形，包括系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)，抖動(dòng)消除取樣信號(hào)和鍵盤(pán)掃描信號(hào)。（2）鍵盤(pán)電路可提供鍵盤(pán)掃描信號(hào)。該信號(hào)由ky3-ky1進(jìn)入鍵盤(pán)，其變化的順序?yàn)?110-1101-1011-0111-1110周而復(fù)

3、始。（3）抖動(dòng)消除電路可避免誤操作發(fā)生，由于設(shè)計(jì)中采用的矩陣式鍵盤(pán)是機(jī)械開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)，在開(kāi)關(guān)切換的瞬間，會(huì)在接觸點(diǎn)出現(xiàn)信號(hào)來(lái)回抖動(dòng)的現(xiàn)象。（4）鍵盤(pán)譯碼電路，每一個(gè)按鍵可負(fù)責(zé)不同的功能，而鍵盤(pán)所產(chǎn)生的輸出卻無(wú)法直接拿來(lái)用作密碼鎖控制電路的輸入，所以必須有鍵盤(pán)譯碼電路來(lái)規(guī)劃每個(gè)按鍵的輸出形式，以便執(zhí)行響應(yīng)的動(dòng)作。2 電鎖控制電路電所控制電路是整個(gè)電路的控制中心，主要完成如下功能：數(shù)字按鍵輸入部分如果輸入數(shù)字鍵，第一個(gè)數(shù)字會(huì)從顯示器的最右端開(kāi)始顯示，此后每新按一個(gè)數(shù)字時(shí)，顯示器上的數(shù)字必須往左移動(dòng)一位。 若想要更改輸入的數(shù)字，可按退格鍵來(lái)清除前一個(gè)輸入的數(shù)字，或按清除鍵清除輸入的所 有數(shù)字，再重新輸入

4、 4 位數(shù)字。既然設(shè)計(jì)的是四位電子密碼鎖，當(dāng)輸入的數(shù)字鍵超過(guò) 4 位時(shí)，電路不應(yīng)理會(huì)。功能鍵輸入部分退格鍵：只清除前一個(gè)輸入的數(shù)字。清除鍵：清除所有輸入。 密碼核對(duì)：在密碼更改，開(kāi)鎖之前必須先核對(duì)密碼。密碼變更：按下此鍵將目前輸入的數(shù)字設(shè)定為新的密碼。激活電鎖：上鎖，上鎖之前必須先設(shè)定密碼才能上鎖。 解除電鎖：檢查輸入的密碼是否正確，正確才開(kāi)鎖。 3 數(shù)碼管顯示數(shù)碼管的顯示是利用動(dòng)態(tài)顯示的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其原理也就是利用時(shí)序電路控制時(shí)序的先后順序，讀取寄存器文件的數(shù)據(jù)，并送至數(shù)碼管譯碼器進(jìn)而顯示。模塊首要由模n計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)挑選和生成器、8段數(shù)碼譯碼器、數(shù)碼管位譯碼器和寄存器文件組成。模n計(jì)數(shù)器可

5、根據(jù)參數(shù)n，產(chǎn)生n個(gè)狀態(tài)，其狀態(tài)數(shù)與數(shù)碼管個(gè)數(shù)相等，每個(gè)狀態(tài)依次分給第一個(gè)數(shù)碼管；數(shù)碼管位譯碼器的作用是根據(jù)模n計(jì)數(shù)器的值(狀態(tài))產(chǎn)生數(shù)碼管位選信號(hào)。按順序依次點(diǎn)亮數(shù)碼管，而參數(shù)p的值示意數(shù)碼管的類(lèi)型(共陽(yáng)或共陰)，當(dāng)p為高電平時(shí)，控制共陰極數(shù)碼管工作；p為低電平時(shí)，控制共陽(yáng)極數(shù)碼管工作。三 實(shí)驗(yàn)程序-*library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity lock_led isport (x :in std_logic_vector(3 downto 0); y :out std_log

6、ic_vector(3 downto 0); clk :in std_logic; clr :in std_logic; ch_code :in std_logic; dx :out std_logic_vector(6 downto 0); wx :out std_logic_vector( 3 downto 0); open_key :out std_logic);end lock_led;architecture a of lock_led is signal count :std_logic_vector(10 downto 0); signal clk_key :std_logic;

7、 signal clk_key_1 :std_logic; signal clk_led :std_logic; signal key_in_0 :std_logic_vector(7 downto 0); signal key_in :std_logic_vector(4 downto 0); signal y_0 :integer range 0 to 3; signal y_1 :std_logic_vector(3 downto 0); signal sg :std_logic_vector(6 downto 0); signal j :std_logic_vector(2 downt

8、o 0); signal i :std_logic_vector(2 downto 0); signal i_1 :std_logic_vector(2 downto 0); subtype a is std_logic_vector(6 downto 0); type two is array (3 downto 0) of a; signal q :two; signal code :two; signal key_count :std_logic_vector(2 downto 0);beginp1:process(clk) begin if(clkevent and clk=1) th

9、en if(count=11111111111) then count0); else count=count+1; end if; end if; end process;clk_key=count(1);clk_led=count(0);p2:process(clk_key)beginif clk_keyevent and clk_key=1 then if i=011 then i=000;i_1=i_1+1; else i=i+1; end if; if i_1=100 then i_1=000; end if; if i_1=i then clk_key_1=1; else clk_

10、key_1=0; end if;end if;end process;p3:process(clk_key) begin if clk_keyevent and clk_key=1 then y_0=y_0+1; end if; if y_0=4 then y_0 y_1 y_1 y_1 y_1 null; end case; if clr=0 then y=y_1; elsif clr=1 then y=0000; end if; end process; key_in_0=x&y_1; key_insgsgsgsgsgsgsgsgsgsgsgsgsgsgsgsgsg=0000000; en

11、d case; end process;p6:process(sg,clk_key_1) begin if clr=0 then if sg/=0000000 then if clk_key_1event and clk_key_1=1 then if key_count/=100 then key_count=key_count+1; q(3)=q(2); q(2)=q(1); q(1)=q(0); q(0)=sg; else null; end if; end if; end if; else key_count=000; q(3)=0000000; q(2)=0000000; q(1)=

12、0000000; q(0)=0000000; end if; end process;p7:process(clk_led) begin if clk_ledevent and clk_led=1 then j=j+1; end if; if j=100 then j wx=0001;dx wx=0010;dx wx=0100;dx wx=1000;dx null; end case; end process;p9:process(q,clk) begin if q(3)=code(3) then if q(2)=code(2) then if q(1)=code(1) then if q(0

13、)=code(0) then open_key=1; else open_key=0; end if; end if; end if; end if; end process;p10:process(clk) begin if(clkevent and clk=1) then if ch_code=0 then code(3)=1111111; code(2)=1101111; code(1)=1111111; code(0)=1101111; elsif ch_code=1 then code(3)=q(3); code(2)=q(2); code(1)=q(1); code(0)=q(0)

14、; end if; end if; end process;end ;四、仿真結(jié)果p1進(jìn)程對(duì)時(shí)鐘進(jìn)行分頻。p2進(jìn)程利用時(shí)鐘產(chǎn)生鍵盤(pán)的讀取信號(hào)，當(dāng)clk_key_1上升沿時(shí)讀取一個(gè)鍵值。如圖（2）所示圖（2）clk_key_1循環(huán)對(duì)應(yīng)于掃描信號(hào)中4個(gè)不同的值，這樣通過(guò)按下鍵之后不同的x的值就可以得到16個(gè)不同的鍵值。p3、p4進(jìn)程產(chǎn)生掃描信號(hào)y。如圖（3）所示圖（3）通過(guò)x和y的值利用并行語(yǔ)句對(duì)key_in賦值分別對(duì)應(yīng)16個(gè)按鍵。p5進(jìn)程使二進(jìn)制的0-16分別對(duì)應(yīng)于數(shù)碼管的顯示。p6進(jìn)程把按鍵的值進(jìn)行移位，把最后讀取的4個(gè)鍵值儲(chǔ)存在q。如圖（4）所示圖（4）當(dāng)輸入的按鍵數(shù)為4時(shí)，需要通過(guò)clr清

15、零后才能重新輸入。p7和p8實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示按鍵的值。dx為段選信號(hào)，wx為位選信號(hào)。如圖（5）所示圖（5）p9當(dāng)輸入的鍵值與設(shè)置的密碼一致時(shí)開(kāi)鎖（利用open_key輸出1）。如圖（6）所示圖（6）p10設(shè)置初始密碼及利用ch_code輸入來(lái)修改密碼code。如圖（7）所示圖（7）當(dāng)清零信號(hào)到來(lái)時(shí)q清零，四個(gè)數(shù)碼管均顯示0，如圖（8）所示圖（8）初始化輸出為:如圖（9）所示圖（9）仿真結(jié)果為：如圖（10）所示 薀袂膆蒅裊螈膅薇蚈肇膄芇蒁羃膃荿蚆衿芃蒂葿螅節(jié)膁蚅蟻芁芄蒈聿芀蒆蚃羅艿薈薆袁羋羋螁螇芇莀薄肆芇蒂螀羂莆薅薂袈蒞芄螈螄羈莇薁蝕羈蕿袆聿羀艿蠆羅罿莁襖袁羈蒃蚇螇羇薆蒀肅肆芅蚆羈肅莈蒈袇肅

16、蒀蚄袃肄艿蕆蝿肅莂螂肈肂蒄薅羄肁薆螀袀肀芆薃螆腿莈蝿螞腿蒁薂羀膈膀螇羆膇莃薀袂膆蒅裊螈膅薇蚈肇膄芇蒁羃膃荿蚆衿芃蒂葿螅節(jié)膁蚅蟻芁芄蒈聿芀蒆蚃羅艿薈薆袁羋羋螁螇芇莀薄肆芇蒂螀羂莆薅薂袈蒞芄螈螄羈莇薁蝕羈蕿袆聿羀艿蠆羅罿莁襖袁羈蒃蚇螇羇薆蒀肅肆芅蚆羈肅莈蒈袇肅蒀蚄袃肄艿蕆蝿肅莂螂肈肂蒄薅羄肁薆螀袀肀芆薃螆腿莈蝿螞腿蒁薂羀膈膀螇羆膇莃薀袂膆蒅裊螈膅薇蚈肇膄芇蒁羃膃荿蚆衿芃蒂葿螅節(jié)膁蚅蟻芁芄蒈聿芀蒆蚃羅艿薈薆袁羋羋螁螇芇莀薄肆芇蒂螀羂莆薅薂袈蒞芄螈螄羈莇薁蝕羈蕿袆聿羀艿蠆羅罿莁襖袁羈蒃蚇螇羇薆蒀肅肆芅蚆羈肅莈蒈袇肅蒀蚄袃肄艿蕆蝿肅莂螂肈肂蒄薅羄肁薆螀袀肀芆薃螆腿莈蝿螞腿蒁薂羀膈膀螇羆膇莃薀袂膆蒅裊螈膅

17、薇蚈肇膄芇蒁羃膃荿蚆衿芃蒂葿螅節(jié)膁蚅蟻芁芄蒈聿芀蒆蚃羅艿薈薆袁羋羋螁螇芇莀薄肆芇蒂螀羂莆薅薂袈蒞芄螈螄羈莇薁蝕羈蕿袆聿羀艿蠆羅罿莁襖袁羈蒃蚇螇羇薆蒀肅肆芅蚆羈肅莈蒈袇肅蒀蚄袃肄艿蕆蝿肅莂螂肈肂蒄薅羄肁薆螀袀肀芆薃螆腿莈蝿螞腿蒁薂羀膈膀螇羆膇莃薀袂膆蒅裊螈膅薇蚈肇膄芇蒁羃膃荿蚆衿芃蒂葿螅節(jié)膁蚅蟻芁芄蒈聿芀蒆蚃羅艿薈薆袁羋羋螁螇芇莀薄肆芇蒂螀羂莆薅薂袈蒞芄螈螄羈莇薁蝕羈蕿袆聿羀艿蠆羅罿莁襖袁羈蒃蚇螇羇薆蒀肅肆芅蚆羈肅莈蒈袇肅蒀蚄袃肄艿蕆蝿肅莂螂肈肂蒄薅羄肁薆螀袀肀芆薃螆腿莈蝿螞腿蒁薂羀膈膀螇羆膇莃薀袂膆蒅裊螈膅薇蚈肇膄芇蒁羃膃荿蚆衿芃蒂葿螅節(jié)膁蚅蟻芁芄蒈聿芀蒆蚃羅艿薈薆袁羋羋螁螇芇莀薄肆芇蒂螀羂莆

18、薅薂袈蒞芄螈螄羈莇薁蝕羈蕿袆聿羀艿蠆羅罿莁襖袁羈蒃蚇螇羇薆蒀肅肆芅蚆羈肅莈蒈袇肅蒀蚄袃肄艿蕆蝿肅莂螂肈肂蒄薅羄肁薆螀袀肀芆薃螆腿莈蝿螞腿蒁薂羀膈膀螇羆膇莃薀袂膆蒅裊螈膅薇蚈肇膄芇蒁羃膃荿蚆衿芃蒂葿螅節(jié)膁蚅蟻芁芄蒈聿芀蒆蚃羅艿薈薆袁羋羋螁螇芇莀薄肆芇蒂螀羂莆薅薂袈蒞芄螈螄羈莇薁蝕羈蕿袆聿羀艿蠆羅罿莁襖袁羈蒃蚇螇羇薆蒀肅肆芅蚆羈肅莈蒈袇肅蒀蚄袃肄艿蕆蝿肅莂螂肈肂蒄薅羄肁薆螀袀肀芆薃螆腿莈蝿螞腿蒁薂羀膈膀螇羆膇莃薀袂膆蒅裊螈膅薇蚈肇膄芇蒁羃膃荿蚆衿芃蒂葿螅節(jié)膁蚅蟻芁芄蒈聿芀蒆蚃羅艿薈薆袁羋羋螁螇芇莀薄肆芇蒂螀羂莆薅薂袈蒞芄螈螄羈莇薁蝕羈蕿袆聿羀艿蠆羅罿莁襖袁羈蒃蚇螇羇薆蒀肅肆芅蚆羈肅莈蒈袇肅蒀蚄袃肄

19、艿蕆蝿肅莂螂肈肂蒄薅羄肁薆螀袀肀芆薃螆腿莈蝿螞腿蒁薂羀膈膀螇羆膇莃薀袂膆蒅裊螈膅薇蚈肇膄芇蒁羃膃荿蚆衿芃蒂葿螅節(jié)膁蚅蟻芁芄蒈蒂蚃袈膆莈螞羈罿芄蟻蝕膄膀蝕螃羇葿蝿裊膂蒞螈羇羅芁螈蚇膁膇莄衿羃膃莃羂艿蒁莂蟻肂莇莂螄芇芃莁袆肀腿莀羈袃蒈葿蚈肈莄蒈螀袁芀蕆羂肇芆蒆螞罿膂蒆螄膅蒀蒅袇羈莆蒄罿膃節(jié)蒃蠆羆膈薂螁膁肄薁袃羄莃薀薃膀荿薀螅肅芅蕿袈羋膁薈羀肁蒀薇蝕襖蒞薆螂聿芁蚅襖袂膇蚄薄肇肅蚄螆袀蒂蚃袈膆莈螞羈罿芄蟻蝕膄膀蝕螃羇葿蝿裊膂蒞螈羇羅芁螈蚇膁膇莄衿羃膃莃羂艿蒁莂蟻肂莇莂螄芇芃莁袆肀腿莀羈袃蒈葿蚈肈莄蒈螀袁芀蕆羂肇芆蒆螞罿膂蒆螄膅蒀蒅袇羈莆蒄罿膃節(jié)蒃蠆羆膈薂螁膁肄薁袃羄莃薀薃膀荿薀螅肅芅蕿袈羋膁薈羀肁蒀薇

20、蝕襖蒞薆螂聿芁蚅襖袂膇蚄薄肇肅蚄螆袀蒂蚃袈膆莈螞羈罿芄蟻蝕膄膀蝕螃羇葿蝿裊膂蒞螈羇羅芁螈蚇膁膇莄衿羃膃莃羂艿蒁莂蟻肂莇莂螄芇芃莁袆肀腿莀羈袃蒈葿蚈肈莄蒈螀袁芀蕆羂肇芆蒆螞罿膂蒆螄膅蒀蒅袇羈莆蒄罿膃節(jié)蒃蠆羆膈薂螁膁肄薁袃羄莃薀薃膀荿薀螅肅芅蕿袈羋膁薈羀肁蒀薇蝕襖蒞薆螂聿芁蚅襖袂膇蚄薄肇肅蚄螆袀蒂蚃袈膆莈螞羈罿芄蟻蝕膄膀蝕螃羇葿蝿裊膂蒞螈羇羅芁螈蚇膁膇莄衿羃膃莃羂艿蒁莂蟻肂莇莂螄芇芃莁袆肀腿莀羈袃蒈葿蚈肈莄蒈螀袁芀蕆羂肇芆蒆螞罿膂蒆螄膅蒀蒅袇羈莆蒄罿膃節(jié)蒃蠆羆膈薂螁膁肄薁袃羄莃薀薃膀荿薀螅肅芅蕿袈羋膁薈羀肁蒀薇蝕襖蒞薆螂聿芁蚅襖袂膇蚄薄肇肅蚄螆袀蒂蚃袈膆莈螞羈罿芄蟻蝕膄膀蝕螃羇葿蝿裊膂蒞螈羇羅芁螈蚇膁膇莄衿羃膃莃羂艿蒁莂蟻肂莇莂螄芇芃莁袆肀腿莀羈袃蒈葿蚈肈莄蒈螀袁芀蕆羂肇芆蒆螞罿膂蒆螄膅蒀