智能密碼鎖控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、題目：智能密碼鎖控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)大作業(yè)摘要 基于FPGA設(shè)計(jì)的點(diǎn)子密碼鎖是一個(gè)小型的數(shù)字系統(tǒng)，與普通機(jī)械鎖相比，具有許多獨(dú)特的有點(diǎn)：保密性好，防盜性強(qiáng)，可以不用鑰匙，記住密碼即可開鎖等。目前使用的點(diǎn)子密碼鎖大部分是基于單片機(jī)技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中，程序容易跑飛，系統(tǒng)的可靠性較差。此設(shè)計(jì)是一種基于現(xiàn)場可編輯門陣列FPGA器件的電子密碼鎖的設(shè)計(jì)方法，采用VHDL語言對系統(tǒng)進(jìn)行描述，并在EP3C10E144C8上實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)的背景、目的和意義 密碼鎖就是要有一定的自我保護(hù)功能，并且能夠定時(shí)更新防止破譯的危險(xiǎn)。密碼鎖控制器是硬件與軟件的結(jié)合。 Verilog HDL只需要根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求施加不同的約束條件，即

2、可設(shè)計(jì)出實(shí)際電路。利用計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大功能，在EDA工具的支持下，把邏輯驗(yàn)證與具體工藝庫相匹配，將布線及延遲計(jì)算分成不同的階段來實(shí)現(xiàn)，減少了設(shè)計(jì)者的繁重勞動(dòng)。設(shè)計(jì)任務(wù)及要求課程設(shè)計(jì)的任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)6位的數(shù)字密碼鎖，利用Verilog HDL語言來實(shí)現(xiàn)，并用Quartus 記性仿真與測試。課程設(shè)計(jì)的要求設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的數(shù)字密碼鎖，密碼為3位1.在內(nèi)部設(shè)置密碼，其密碼用3位十進(jìn)制數(shù)表示2輸入密碼時(shí)，每次輸入一位數(shù)，輸入后按# 進(jìn)行確認(rèn)。3當(dāng)輸入的密碼順序與設(shè)置的密碼一致時(shí)，密碼鎖打開，否則，則報(bào)警。連續(xù)三次錯(cuò)誤則鎖死。確定輸入和輸出變量Input：nRST，MIMA_IN，QUEREN,CLK;Outpu

3、t： OPEN，ERROR；確定輸入狀態(tài)input: output：CLK：主時(shí)鐘 open：開鎖成功 open=1nREST：復(fù)位 ERROR：開鎖錯(cuò)誤QUEREN:確認(rèn)密碼 ERROR=1MIMA_IN：密碼輸入整體設(shè)計(jì)框圖方案論證 方案1：采用數(shù)字電路控制，用以CMOS構(gòu)成的數(shù)字邏輯電路作為密碼鎖的控制核心，用verilog HDL硬件描述語言來進(jìn)行仿真。 方案2：采用以AT89C51單片機(jī)為核心控制的方案。能完成開鎖，修改密碼，密碼錯(cuò)誤報(bào)警，LCD顯示密碼等基本的密碼鎖功能?；趩纹瑱C(jī)的實(shí)現(xiàn)方案原理復(fù)雜，調(diào)試比較麻煩，所用到的器件比較多，而用數(shù)字電路的實(shí)現(xiàn)過程相對而言比較簡單，軟件易于

4、實(shí)現(xiàn)，容易調(diào)試。狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)（狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖）狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)（狀態(tài)編碼）odule mimasuo(clk, /主時(shí)鐘，直接接17號引腳，不需要外接nrst, /復(fù)位按鍵，接上面一排的按鍵mima_in, /密碼輸入，接三個(gè)下面的撥碼開關(guān) queren, /確認(rèn)輸好密碼，接上面一排的按鍵lock, /三次錯(cuò)誤，鎖死，接LED燈 0-鎖死open /密碼正確，打開，接LED燈 0-打開);parameter mima=3b011; /設(shè)置默認(rèn)密碼input clk;input nrst;input 2:0mima_in;input queren;output lock;output open;reg is

5、_right; reg 1:0count; reg 3:0cs; /當(dāng)前狀態(tài)reg 3:0ns; /下一個(gè)狀態(tài)parameter 3:0 idle=4b0001,tanqi=4b0010,sancisuosi=4b0100,kaisuo=4b1000;/四個(gè)狀態(tài)，空閑，確認(rèn)鍵按下，三次鎖死，成功開鎖wire key_out; /將確認(rèn)鍵消抖后給了輸出detect u1(.clk(clk),.reset(nrst),.pin_in(queren),.h2l_sig(h2l_sig);/按鍵消抖模塊delay u2(.clk(clk),.reset(nrst),.h2l_sig(h2l_sig),

6、.pin_out(key_out);/按鍵消抖模塊/第一個(gè)always語句塊，順序狀態(tài)轉(zhuǎn)化（三段式第一段）always(posedge clk , negedge nrst)beginif(!nrst)cs=idle;elsecs=ns;end/第二個(gè)always語句塊，根據(jù)不同的輸入轉(zhuǎn)換到不同的狀態(tài)（三段式第二段）always(nrst,cs,key_out,count) begincase (cs)idle:if(key_out) ns=tanqi; else ns=idle;tanqi: if(count=2d3)ns=sancisuosi; else if(count2d3&i

7、s_right) ns=kaisuo; else ns=idle;sancisuosi:ns=sancisuosi;kaisuo:ns=kaisuo;endcaseend /標(biāo)志寄存器，判斷密碼輸入是否正確reg rlock;reg ropen; /密碼輸入錯(cuò)誤計(jì)數(shù)/第三個(gè)always模塊，狀態(tài)機(jī)的輸出，根據(jù)狀態(tài)不同輸出不同的信號（三段式第三段）always(posedge clk ,negedge nrst)beginif(!nrst) rlock,ropen=2b11;elsebeginrlock,ropen=2b11;case(cs)idle:rlock,ropen=2b11;tanqi

8、:rlock,ropen=2b11;sancisuosi:rlock,ropen=2b01;kaisuo:rlock,ropen=2b10;endcaseendend/第4個(gè)always語句塊，在確認(rèn)鍵按下的時(shí)候判斷密碼是否正確同時(shí)使錯(cuò)誤數(shù)加一，來判斷是否進(jìn)行鎖死always (negedge queren,negedge nrst)begin if(!nrst) begin count=0;is_right=0;end else if(!queren) if(mima_in=mima) is_right=1; else begin count=count+1b1; is_right=0;en

9、dendassign open=ropen;assign lock=rlock;endmodule狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)原理圖RTL圖仿真時(shí)序圖 正確開鎖的時(shí)序圖演示照片三燈亮表示密碼正確 開鎖三五兩燈同時(shí)亮表示密碼輸入錯(cuò)誤 并且報(bào)警四個(gè)燈亮表示連續(xù)輸入三次錯(cuò)誤密碼 鎖死 并且報(bào)警 設(shè)計(jì)結(jié)論及評價(jià)優(yōu)點(diǎn)：設(shè)計(jì)的密碼鎖控制器設(shè)置的是六位密碼，在系統(tǒng)復(fù)位后，用戶按鍵6次，輸入一個(gè)完整的密碼串，輸入完后，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行比對，如果發(fā)現(xiàn)密碼吻合，則開門，否則系統(tǒng)報(bào)警，直到輸入正確的密碼，報(bào)警聲停止。這樣的設(shè)計(jì)可以很好的滿足人們的日常需求。同時(shí)，密碼鎖還具有密碼修改功能，方便操作，使得密碼鎖的使用更加安全、便捷。 不足:在軟件、硬件設(shè)計(jì)和仿真過程中遇到不少問題，但最終還是把它們解決了，使得