智能密碼鎖控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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(kāi)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(chǎng)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(yǔ)言對(duì)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。VerilogHDL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(kù)相匹配，將布線及延遲計(jì)算分成不同的階段來(lái)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VerilogHDL語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)，并用QuartusⅡ記性仿真與測(cè)試。課程設(shè)計(jì)的要求設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)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(kāi)，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;Output：OPEN，ERROR；確定輸入狀態(tài)input:output：CLK：主時(shí)鐘open：開(kāi)鎖成功open=1nREST：復(fù)位ERROR：開(kāi)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verilogHDL硬件描述語(yǔ)言來(lái)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(kāi)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(guò)程相對(duì)而言比較簡(jiǎn)單，軟件易于實(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）odulemimasuo(clk,//主時(shí)鐘，直接接17號(hào)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(kāi)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(kāi)，接LED燈0-打開(kāi));parametermima=3'b011;//設(shè)置默認(rèn)密碼inputclk;inputnrst;input[2:0]mima_in;inputqueren;outputlock;outputopen;regis_right;reg[1:0]count;reg[3:0]cs;//當(dāng)前狀態(tài)reg[3:0]ns;//下一個(gè)狀態(tài)parameter[3:0]idle=4'b0001,tanqi=4'b0010,sancisuosi=4'b0100,kaisuo=4'b1000;//四個(gè)狀態(tài)，空閑，確認(rèn)鍵按下，三次鎖死，成功開(kāi)鎖wirekey_out;//將確認(rèn)鍵消抖后給了輸出detectu1(.clk(clk),.reset(nrst),.pin_in(queren),.h2l_sig(h2l_sig));//按鍵消抖模塊delayu2(.clk(clk),.reset(nrst),.h2l_sig(h2l_sig),.pin_out(key_out));//按鍵消抖模塊//第一個(gè)always語(yǔ)句塊，順序狀態(tài)轉(zhuǎn)化（三段式第一段）always@(posedgeclk,negedgenrst)beginif(!nrst)cs<=idle;elsecs<=ns;end//第二個(gè)always語(yǔ)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;elsens=idle;tanqi:if(count==2'd3)ns=sancisuosi; else if(count<2'd3&&is_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regrlock;regropen;//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(hào)（三段式第三段）always@(posedgeclk,negedgenrst)beginif(!nrst){rlock,ropen}<=2'b11;elsebegin{rlock,ropen}<=2'b11;case(cs)idle:{rlock,ropen}<=2'b11;tanqi:{rlock,ropen}<=2'b11;sancisuosi:{rlock,ropen}<=2'b01;kaisuo:{rlock,ropen}<=2'b10;endcaseendend//第4個(gè)always語(yǔ)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(lái)判斷是否進(jìn)行鎖死always@(negedgequeren,negedgenrst)beginif(!nrst)begincount<=0;is_right<=0;endelseif(!queren)if(mima_in==mima)is_right<=1;elsebegincount<=count+1'b1;is_right<=0;endendassignopen=ropen;assignlock=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(kāi)鎖的時(shí)序圖演示照片三燈亮表示密碼正確開(kāi)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(píng)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(duì)，如果發(fā)現(xiàn)密碼吻合，則開(kāi)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(guò)程中遇到