一種基于VHDL的電子密碼鎖的設(shè)計與實現(xiàn)

1、一種基于VHDL的電子密碼鎖的設(shè)計與實現(xiàn) 闡述了一種基于VHDL設(shè)計一種數(shù)字電子密碼鎖的原理和方法，所用EDA開發(fā)工具為ISE，仿真工具是Modelsim SE該密碼鎖具有高安全性、低成本、低功耗、操作簡單等特點。 隨著社會的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們的安全意識也逐步加強。密碼鎖以其安全性高、成本低、功耗低、易操作等優(yōu)點受到越來越多人的歡迎。VHDL語言描述能力強，覆蓋面廣，抽象能力強，所以采用VHDL建立硬件模型。Modelsim是業(yè)界最優(yōu)秀的HDL語言仿真調(diào)試環(huán)境，提供最佳的仿真性能和調(diào)試特性，已經(jīng)成為眾多FPGA(Field Programable Gate Array)和ASIC(

2、Application Specific Integrated Circuit)廠商首選的仿真調(diào)試工具。一、功能描述 密碼鎖的設(shè)計主要達到以下五個功能: (1)數(shù)碼輸入:按下一個數(shù)字鍵，其對應(yīng)的數(shù)字就顯示在最右邊的數(shù)碼管上，同時將先前輸入的所有數(shù)字向左移動一位。此處密碼設(shè)定為4位，在實際中為了增加安全性，可以設(shè)置為更多位。 (2)數(shù)碼清除:當按下清除鍵時，清除前面輸人的所有值，并顯示為“0000”。 (3)密碼激活:按下此鍵，將前面輸入的四位數(shù)字設(shè)為密碼，密碼鎖上鎖。 4)密碼更改:將輸人的值作為新的密碼。 5)電鎖解除:按下電鎖解除鍵，系統(tǒng)會將輸人與密碼進行檢查核對，如果正確，電鎖開啟，否則

3、打不開鎖。 二、設(shè)計思路 電子密碼鎖主要由數(shù)字密碼輸入電路、密碼鎖控制電路和密碼鎖顯示電路三部分組成。原理如圖1所示，key board為鍵盤輸入電路，ctrl為密碼鎖控制電路，采用七段數(shù)碼管顯示。在keyboard模塊中，elk為系統(tǒng)原始時鐘脈沖，key-in為按鍵輸入信號，elkscan是鍵盤掃描序列，仿真時用;data-n為數(shù)字輸出，data-f為功能輸出，flag-n為數(shù)字輸出標志，flag-f為功能輸出標志，elk-ctr為控制電路時鐘信號，enlock為上鎖信號，data-bed(15:0)是4位十進制數(shù)碼的bcd碼形式。 密碼輸入一般采用機械式和觸摸式兩種鍵盤。機械式3x4鍵盤雖

4、然易產(chǎn)生抖動、磨損等問題，但具有電路結(jié)構(gòu)簡單、成本低、可靠性高、技術(shù)成熟、應(yīng)用廣泛等優(yōu)點，在密碼鎖的設(shè)計過程中經(jīng)常被采用，如圖2所示。 輸入電路各主要功能模塊:時序產(chǎn)生電路，鍵盤掃描電路，抖動消除電路，鍵盤譯碼電路，按鍵存儲電路。 時序產(chǎn)生電路，由于設(shè)計需要不止一個時鐘，若輸入是ClK，N位計數(shù)器的輸出位QN-l坷，則Q(0)為ClK的2分頻脈沖，Q(3)為CLK電路16分頻脈沖，Q(N-1)為2頻。Q(5downto4)其脈沖序列是00-0110-11-00-01周期變化，其頻率為CLK的32分頗。由此可得到設(shè)計中所需要的頻率。 鍵盤掃描電路用來產(chǎn)生掃描信號，掃描信號KY32KYO按照1110-1101-1011-0111-1110的規(guī)律依次變化，通過輸出KX22KXO來檢測是否有鍵接下，如掃描信號示1101，表示正在掃描4，5，6這三個鍵，如果這三個鍵多沒被按下，則KX2:0輸出為Ill，如果數(shù)字鍵4按下，口2:0將會輸出為011。按鍵位置與數(shù)碼關(guān)系如表1所示。 由于機械鍵盤易產(chǎn)生抖動，在鍵按下和放開的瞬間，因觸點的接觸和釋放會產(chǎn)生多次通斷不定的抖動，如果不加于頂，會產(chǎn)生多次識別。為了消除抖動，設(shè)計中采用延時的軟件方法消除抖動，若采樣信號檢測到輸入由1變到0或由0變?yōu)?,先延時l00m