EDA課程設計報告_電子密碼鎖

1、目錄第1章概述2第2章設計要求2第3章總體框圖2第4章功能模塊44.1 輸入模塊44.2 限制模塊74.3 顯示模塊15第5章總體設計電路圖17第6章設計心得體會19參考文獻20第1章概述電子密碼鎖在生活中十分常見,在這我將設計一個具有較低本錢的電子密碼鎖,本文講述了我整個設計過程及收獲.講述了電子密碼鎖的的工作原理以及各個模塊的功能,并講述了所有局部的設計思路,對各局部電路方案的選擇、元器件的篩選、以及對它們的調試、對波形圖的分析,到最后的總體圖的分析.第2章設計要求本設計名稱為電子密碼鎖,用四個模塊,分別為輸入模塊、限制模塊、掃描器模塊、顯示模塊,來限制密碼的輸入、驗證與顯示.設計所要實現(xiàn)

2、的功能為：1數(shù)碼輸入：手動用3個撥碼開關與3個按鍵設計三位密碼的輸入,并在顯示器顯示出該數(shù)值.2數(shù)碼驗證:開鎖時輸入密碼后,撥動RT鍵使其為高電平,而CHANG囪低電平檢測,密碼正確時開鎖,輸出LOCKOPEN燈滅,LOCKCLOSE'亮,表示開鎖成功3錯誤顯示：當密碼輸入錯誤時,LOCKOPEN亮,LOCKCLOSE滅,表示開鎖失敗4更改密碼：當改變密碼時,按下CHANGE使其為高電平,而RT為低電平時,可改變密碼.5密碼去除：按下REST；去除前面的輸入值,去除為“888第3章總體框圖1設計方案:電子密碼鎖,主要由三局部組成：密碼輸入電路、密碼鎖限制電路和密碼鎖顯示電路.作為電子密

3、碼鎖的輸入電路,可選用的方案有撥碼與按鍵來限制輸入和觸摸式鍵盤輸入等多種.撥碼與按鍵和觸摸式4*4鍵盤相比EDA密碼鎖課程設計簡單方便而且本錢低,構成的電路簡單,本設計中采用撥碼與按鍵來作為該設計的輸入設備.數(shù)字電子密碼鎖的顯示信息電路可采用LED數(shù)碼顯示管和液晶屏顯示兩種.液晶顯示具有高速顯示、可靠性高、易于擴展和升級的特點,但是普通的液晶存在亮度低、對復雜環(huán)境適應水平差的特點,但是在本設計中任然使用LE或碼管.根據(jù)以上選定的輸入設備與與顯示器件,并考慮到現(xiàn)實各項密碼鎖功能的具體要求,與系統(tǒng)的設計要求,系統(tǒng)設計采用自頂向下的設計方案.整個密碼鎖系統(tǒng)的總體總體框圖如圖1.1所示.輸入模塊撥他與

4、按鍵單脈沖限制輸入譯碼限制模塊存放器與清零信號發(fā)生電路數(shù)值比擬器LED燈開/關鎖電路掃描電路三選一選擇器顯示模塊圖3.1電子密碼鎖系統(tǒng)總體框圖4.1輸入模塊1功能介紹第4章功能模塊輸入時有三個撥碼鍵限制輸入,每個撥碼各限制一位密碼,對于其中一個撥碼鍵每撥一次碼按一次按鍵,表示輸入一位,當輸入四位時輸出一位數(shù),用“888作為初始密碼.2輸入模塊與仿真圖形單脈沖限制如圖5.1如下列圖圖5.1上圖為單脈沖限制輸入,當M給一上升沿信號將在PUL輸出一位與之對應的高或低電平四位串行輸入并行輸出存放器如下列圖5.2shifterdinqout0.4；resetICLKIinstl圖5.2上圖為4為串行輸入

5、并行輸出存放器,它由4個D觸發(fā)組成,當reset為高電平時,每給一脈沖輸入數(shù)據(jù)將向右移一位二值代碼,它能同時復位3)程序的輸入在文本區(qū)輸入程序,程序如下:單脈沖信號限制puls.vhdLIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITYpulsISPORT(PUL,M:INSTD_LOGIC;ENDpuls;ARCHITECTUREBEHAVEOFpulsISSIGNALTEMP:STD_LOGIC;BEGINPROCESS(M)BEGINIFM'EVENTANDM='1'THENIFPUL='1'THENTEMP&

6、lt;='1'ELSETEMP<='0'ENDIF;ENDIF;ENDPROCESS;Q<=TEMP;ENDBEHAVE;4位串行輸入并行輸出存放器shifter.vhdLIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITYshifterISPORT(din:INSTD_LOGIC;reset,CLK:INSTD_LOGIC;qout:bufferSTD_LOGIC_VECTOR(0TO3);ENDshifter;ARCHITECTUREactOFshifterISBEGINPROCESS(CLK)BEGINIFr

7、eset="0"THENq:=(others=>'0');ELSEifclk'eventandclk='1'thenq(3):=q(2);q(2):=q(1);q(1):=q(0);q(0):=din;ENDIF;ENDIF;qout<=q;ENDPROCESS;ENDarchitectureact;4.2限制模塊1 )功能介紹開鎖時輸入密碼后,撥動RT鍵使其為高電平,而CHANG叨低電平檢測,密碼正確時開鎖,輸出LOCKOPENT滅,LOCKCLOSE亮,表示開鎖成功.當密碼輸入錯誤時,LOCKOPEN亮,LOCKCLO

8、S燈滅,表示開鎖失敗.當改變密碼時,按下CHANGE鍵使其為高電平,而RT為低電平時,可改變密碼.按下REST；去除前面的輸入值,去除為“888.2)限制模塊與仿真圖形輸入譯碼器圖5.3,如下列圖»!:«»nnanatitikbbibeKEY：S2：elkq3,.Odata3.Oq13.OI配-finst圖5.3上圖為譯碼器將4位二值代碼轉化成BCM從“0000“1001表示09.表5-1輸入譯碼的真值表DCBAY1Y2Y3丫4字形0000000000001000110010001020011001130100010040101010150110011060111

9、01117100010008100110019輸入輸出表5-1總功能限制模塊圖5.4,如下列圖圖5.4當CHANG囪高電平且rt為低電平時開始輸入密碼這時lockopen為高電平,而lockclose為低電平,當rt為高電平,change為低電平時開始檢測密碼,如上圖開始密碼為"108當再次出現(xiàn)"108"時lockopen為高電平,而lockclose為低電平,當密碼錯誤時lockopen為低電平,而lockclose為高電平.selqQUt30sel7.0qin13.O1qln23.Oqin33,.Oelkrst如上圖多路選擇器可以從多組數(shù)據(jù)來源中選取一組送入目

10、的地,在本設計中利用多路選擇器做掃描電路來分別驅動-a章IFlf2.一eu一曼谷城-3一#一色11色輸出裝置,可以將低本錢消耗,如上圖當輸入“819時,在時鐘地限制下qout將輸出“819,而與之對應的sel掃描對應的數(shù)碼管.在文本區(qū)輸入程序,程序如下:輸入譯碼器KEY.vhdLIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITYKEYISPORT(clk:INSTD_LOGIC;data:INSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);q:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);q1:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(3

11、DOWNTO0);ENDENTITYKEY;ARCHITECTUREARTOFKEYISBEGINPROCESS(clk,data)ISBEGINIFclk'EVENTANDclk='1'THENCASEdataISWHEN"0000"=>q<="0000"q1<="0000"WHEN"0001"=>q<="0001"q1<="0001"WHEN"0010"=>q<="001

12、0"q1<="0010"WHEN"0011"=>q<="0011"q1<="0011"WHEN"0100"=>q<="0100"q1<="0100"WHEN"0101"=>q<="0101"q1<="0101"WHEN"0110"=>q<="0110"q1<="

13、0110"WHEN"0111"=>q<="0111"q1<="0111"WHEN"1000"=>q<="1000"q1<="1000"WHEN"1001"=>q<="1001"q1<="1001"WHENOTHERS=>q<="0000"q1<="0000"ENDCASE;ENDIF;ENDPRO

14、CESS;ENDARCHITECTUREART;總功能限制模塊Eleclock.vhdLIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITYEleclockISPORT(NB:INSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);NS:INSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);NG:INSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);CLK:INSTD_LOGIC;CHANGE,RT:INSTD_LOGIC;DB:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);DS:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO

15、0);DG:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);LOCKOPEN,LOCKCLOSE:OUTSTD_LOGIC);ENDENTITYEleclock;ARCHITECTUREARTOFEleclockISCOMPONENTKeyISPORT(CLK:INSTD_LOGIC;DATA:INSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);Q:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);Q1:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);ENDCOMPONENTKey;SIGNALENABLE,C0,C1,S,ENABLE1:STD_LOG

16、IC;SIGNALTB,TS,TG,D_B,D_S,D_G:STD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);BEGINENABLE<=CHANGEAND(NOTRT);ENABLE1<=RTAND(NOTCHANGE);U0:KEYPORTMAP(CLK=>CLK,DATA=>NB,Q=>DB,Q1=>D_B);U1:KEYPORTMAP(CLK=>CLK,DATA=>NS,Q=>DS,Q1=>D_S);U2:KEYPORTMAP(CLK=>CLK,DATA=>NG,Q=>DG,Q1=>D_G);PROC

17、ESS(CLK,D_B,D_S,D_G)ISBEGINIFCLK'EVENTANDCLK="1"THENIFENABLE="1"THENTB<=D_B;TS<=D_S;TG<=D_G;ENDIF;IFENABLE1="1"THENIF(TB<=D_BANDTS<=D_SANDTG<=D_G)THENLOCKOPEN<="1"LOCKCLOSE<='0'ELSELOCKOPEN<="0"LOCKCLOSE<=&qu

18、ot;1'ENDIF;ENDIF;ENDIF;ENDPROCESS;ENDARCHITECTUREART;4選1選擇器與掃描器sel.vhdLIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITYselISPORT(QIN1,QIN2,QIN3:INSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);CLK,RST:INSTD_LOGIC;QOUT:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);sel:OUTSTD_LO

19、GIC_VECTOR(7DOWNTO0);ENDsel;ARCHITECTUREARTOFselISBEGINPROCESS(CLK,RST)VARIABLECNT:INTEGERRANGE0TO2;BEGINIF(RST='0')THENCNT:=0;sel<="00000000"QOUT<="0000"ELSIFCLK'EVENTANDCLK='1'THENIFCNT=2THENCNT:=0;ELSECNT:=CNT+1;ENDIF;CASECNTISWHEN0=>QOUT<=QIN1;

20、sel<="11111110"WHEN1=>QOUT<=QIN2;sel<="11111101"WHEN2=>QOUT<=QIN3;sel<="11111011"WHENOTHERS=>QOUT<="0000"sel<="11111111"ENDCASE;ENDIF;ENDPROCESS;ENDARCHITECTUREART;4.3顯示模塊1功能介紹將密碼用BCDt段數(shù)碼管顯示2顯示模塊與仿真波形圖5.6,如下列圖電絹ThHar-ESU

21、glffl色eCTCTCTCTJ或上色貨一回Sant陶欣,日183.ItiBILlOCdIftifl)nMU1麻JO1«I3MKIBl翊Bl1kI6BOffllODOQ皿0BlniEQmW的io：3soQJpl物K13Q監(jiān)6(1.Ous901lOQ.Ou11田Qui1410krL叫MdllODCCCOO式5,:廣圖5.6上圖將BC網(wǎng)轉化到七段譯碼電路上表5-2BCD-七段數(shù)碼管的真值表輸入輸出DCBAY1Y2Y3Y1Y5Y6Y7字形00001111110000010110000100101101101200110111001301000110011401011011011501101

22、0111116011111100007100011111118100111100119表5-2在文本區(qū)輸入程序,程序如下：Seg7.vhdLIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITYSeg7ISPORT(num:INSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);led:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(6DOWNTO0);ENDSeg7;ARCHITECTUREACTOFSeg7ISBEGINLED<="1111110"WHENnum="

23、0000"ELSE"0110000"WHENnum="0001"ELSE"1101101"WHENnum="0010"ELSE"1111001"WHENnum="0011"ELSE"0110011"WHENnum="0100"ELSE"1011011"WHENnum="0101"ELSE"1011111"WHENnum="0110"ELSE&quo

24、t;1110000"WHENnum="0111"ELSE"1111111"WHENnum="1000"ELSE"1111011"WHENnum="1001"ELSE"1110111"WHENnum="1010"ELSE"0011111"WHENnum="1011"ELSE"1001110"WHENnum="1100"ELSE"0111101"WHE

25、Nnum="1101"ELSE"1001111"WHENnum="1110"ELSE"1000111"WHENnum="1111"ENDACT;第5章總體設計電路圖1功能介紹將各個模塊連接在一起實現(xiàn).2頂層文件如下:«,'.'"J"JT、hIT.Q、I網(wǎng):prial-14"'F«I-*pu*ji|qi!,qFP|'i!Fr3波形仿真如下:M芭電TintBar11(M的Iri11ijflra犯itDpsErlOps,ips叫n費Qas1叫厘160pDS加Pm?«p配測fmIEOIjs刊m410pw期pH如:時ItflB越空空-Bwmgl-0初丁一通-色.一組日版M51心EUQ虱6JLlllli1吐一f0工吐W日I,1成FQ他90QB0城£0*EQrmtI1吸E0而工廠一,為畫B100'UVEIOeIU11E團BQ曜同用jmnrmnnfmmmTmrjmrjmmjmTmnnfnnjunnnnnnwirjmmuZj.:7'】lLiiafilL：二二口£：1耳*171!?；,打山1一：lUFW®WW(WWW®01MWWSWWMWI&#