EDA課程設(shè)計(jì)報(bào)告_電子密碼鎖

1、目錄第1章概述2第2章設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)電路圖17第6章設(shè)計(jì)心得體會19參考文獻(xiàn)20第1章概述電子密碼鎖在生活中十分常見,在這我將設(shè)計(jì)一個具有較低本錢的電子密碼鎖,本文講述了我整個設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(diào)試、對波形圖的分析,到最后的總體圖的分析.第2章設(shè)計(jì)要求本設(shè)計(jì)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(yàn)證與顯示.設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)

2、的功能為：1數(shù)碼輸入：手動用3個撥碼開關(guān)與3個按鍵設(shè)計(jì)三位密碼的輸入,并在顯示器顯示出該數(shù)值.2數(shù)碼驗(yàn)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(dāng)密碼輸入錯誤時,LOCKOPEN亮,LOCKCLOSE滅,表示開鎖失敗4更改密碼：當(dāng)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)簡單方便而且本錢低,構(gòu)成的電路簡單,本設(shè)計(jì)中采用撥碼與按鍵來作為該設(shè)計(jì)的輸入設(shè)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(kuò)展和升級的特點(diǎn),但是普通的液晶存在亮度低、對復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)水平差的特點(diǎn),但是在本設(shè)計(jì)中任然使用LE或碼管.根據(jù)以上選定的輸入設(shè)備與與顯示器件,并考慮到現(xiàn)實(shí)各項(xiàng)密碼鎖功能的具體要求,與系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求,系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用自頂向下的設(shè)計(jì)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(guān)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(dāng)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(dāng)M給一上升沿信號將在PUL輸出一位與之對應(yīng)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(dāng)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(fù)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(dāng)密碼輸入錯誤時,LOCKOPEN亮,LOCKCLO

8、S燈滅,表示開鎖失敗.當(dāng)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(zhuǎn)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(dāng)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(dāng)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(dāng)再次出現(xiàn)"108"時lockopen為高電平,而lockclose為低電平,當(dāng)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(shè)計(jì)中利用多路選擇器做掃描電路來分別驅(qū)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(dāng)輸入“819時,在時鐘地限制下qout將輸出“819,而與之對應(yīng)的sel掃描對應(yīng)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(zhuǎn)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(shè)計(jì)電路圖1功能介紹將各個模塊連接在一起實(shí)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(fèi)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(tuán)BQ曜同用jmnrmnnfmmmTmrjmrjmmjmTmnnfnnjunnnnnnwirjmmuZj.:7'】lLiiafilL：二二口£：1耳*171!?；,打山1一：lUFW®WW(WWW®01MWWSWWMWI&#