Verilog實現(xiàn)密碼箱實驗報告

Verilog實現(xiàn)密碼箱1.功能概述小腳丫開發(fā)板的有4位撥碼開關(guān)，可以表示數(shù)字0-9，有兩個七段數(shù)碼管，所以密碼設(shè)為兩位（00—99），初始密碼00，利用四位撥碼開關(guān)(sw)輸入密碼,，按下個位確認按鍵(low)，在數(shù)碼管上顯示個位數(shù)字；再次輸入密碼，按下十位確認按鍵(high)，在數(shù)碼管上顯示十位數(shù)字。按下確認按鍵(enter)，比較密碼正誤，若正確，實現(xiàn)開鎖功能，用led8燈亮表示；錯誤，實現(xiàn)報錯功能，用led1燈亮表示；連續(xù)錯三次，實現(xiàn)警報功能，用8個燈全亮表示，此時只有重置（rst）才能重新輸入密碼。初始密碼為21。為保證安全性，只有在開鎖狀態(tài)下，才可修改密碼，修改撥碼開關(guān)數(shù)值，按下個位確認按鍵(low)，設(shè)置新密碼個位，再次修改撥碼開關(guān)數(shù)值，按下個位確認按鍵(high)，設(shè)置新密碼十位（實際上兩個位密碼修改與輸入順序不影響）。再按下重置鍵(rst)，即可重新輸入密碼。同時在使用按鍵時，注意到了消抖。2.效果展示密碼錯誤密碼正確修改后密碼正確視頻展示（雙擊播放）3.代碼分析一、密碼顯示在數(shù)碼管上always@(*)//數(shù)碼管顯示控制模塊begin case(code_low) 4'd0:seg_led1=9'b000111111;//數(shù)碼管1顯示0 4'd1:seg_led1=9'b000000110;//1 4'd2:seg_led1=9'b001011011;//2 4'd3:seg_led1=9'b001001111;//3 4'd4:seg_led1=9'b001100110;//4 4'd5:seg_led1=9'b001101101;//5 4'd6:seg_led1=9'b001111101;//6 4'd7:seg_led1=9'b000000111;//7 4'd8:seg_led1=9'b001111111;//8 4'd9:seg_led1=9'b001101111;//9 default:seg_led1=9'b100111111;//0 endcase case(code_high) 4'd0:seg_led2=9'b000111111;//數(shù)碼管2顯示0 4'd1:seg_led2=9'b000000110;//1 4'd2:seg_led2=9'b001011011;//2 4'd3:seg_led2=9'b001001111;//3 4'd4:seg_led2=9'b001100110;//4 4'd5:seg_led2=9'b001101101;//5 4'd6:seg_led2=9'b001111101;//6 4'd7:seg_led2=9'b000000111;//7 4'd8:seg_led2=9'b001111111;//8 4'd9:seg_led2=9'b001101111;//9 default:seg_led2=9'b100111111;//0 endcaseend二、密碼比對判斷always@(posedgeclk)//密碼判斷begin if(!rst) begin wrong_cnt<=2'b00;//初始錯誤次數(shù)為0 code_low<=4'b0000; code_high<=4'b0000; led<=8'b11111111; end elseif(low_d) begin code_low<=sw; end elseif(high_d) begin code_high<=sw; end elseif(enter_d) begin if(wrong_cnt!=2'd2) begin if((code_low==Y&&code_high==X)||(code_low==newcode_low&&code_high==newcode_high)) begin led<=8'b01111111;//密碼正確，led8亮 wrong_cnt<=2'd0; end else begin led<=8'b11111110;//密碼錯誤，led1亮錯誤次數(shù)加一 wrong_cnt<=wrong_cnt+1; end end else led<=8'b00000000;//密碼輸錯三次，報警 endend三、密碼修改實現(xiàn)//修改控制模塊always@(posedgeclk) begin if(!rst) change<=0; elseif(led<=8'b01111111) change<=1; if(change==1&&high_d) begin newcode_high<=sw; end elseif(change==1&&low_d) begin newcode_low<=sw; end endendmodule四、按鍵消抖實現(xiàn)//按鍵消抖模塊moduledebounce(clk,rst,key,key_pulse);parameterN=2;//要消除的按鍵的數(shù)量 inputclk;inputrst;input [N-1:0]key;//輸入的按鍵 output[N-1:0]key_pulse;//按鍵動作產(chǎn)生的脈沖 reg[N-1:0]key_rst_pre;//定義一個寄存器型變量存儲上一個觸發(fā)時的按鍵值reg[N-1:0]key_rst;//定義一個寄存器變量儲存儲當前時刻觸發(fā)的按鍵值wire[N-1:0]key_edge;//檢測到按鍵由高到低變化是產(chǎn)生一個高脈沖//利用非阻塞賦值特點，將兩個時鐘觸發(fā)時按鍵狀態(tài)存儲在兩個寄存器變量中always@(posedgeclkornegedgerst)begin if(!rst) begin key_rst<={N{1'b1}};//初始化時給key_rst賦值全為1，{}中表示N個1key_rst_pre<={N{1'b1}};endelse begin key_rst<=key;//第一個時鐘上升沿觸發(fā)之后key的值賦給key_rst,同時key_rst的值賦給key_rst_pre key_rst_pre<=key_rst;//非阻塞賦值。相當于經(jīng)過兩個時鐘觸發(fā)，key_rst存儲的是當前時刻key的值，key_rst_pre存儲的是前一個時鐘的key的值endendassignkey_edge=key_rst_pre&(~key_rst);//脈沖邊沿檢測。當key檢測到下降沿時，key_edge產(chǎn)生一個時鐘周期的高電平 reg [17:0] cnt;//產(chǎn)生延時所用的計數(shù)器，系統(tǒng)時鐘12MHz，要延時20ms左右時間，至少需要18位計數(shù)器//產(chǎn)生20ms延時，當檢測到key_edge有效是計數(shù)器清零開始計數(shù)always@(posedgeclkornegedgerst) begin if(!rst) cnt<=18'h0;elseif(key_edge)cnt<=18'h0;elsecnt<=cnt+1'h1;endreg[N-1:0]key_sec_pre;//延時后檢測電平寄存器變量reg[N-1:0]key_sec;//延時后檢測key，如果按鍵狀態(tài)變低產(chǎn)生一個時鐘的高脈沖。如果按鍵狀態(tài)是高的話說明按鍵無效always@(posedgeclkornegedgerst) begin if(!rst) key_sec<={N{1'b1}};elseif(cnt==18'h3ffff)key_sec<=key;endalways@(posedgeclkornegedgerst) begin if(!rst) key_sec_pre<={N{1'b1}};elsekey_sec_pre<=key_sec;endassignkey_pulse=key_sec_pre&(~key_sec);endmodule4.附錄，源碼圖以及源碼//頂層模塊modulesafebox_plus( inputclk, input[3:0]sw,//四位撥碼開關(guān)，用作十進制密碼 inputrst,//復位鍵 inputenter,//密碼確認鍵 inputhigh,//十位輸入鍵 inputlow,//個位輸入鍵 outputreg[7:0]led,//八位報警燈，led8為正確提示燈，led1為錯誤提示燈 outputreg[8:0]seg_led1,//數(shù)碼管1顯示個位密碼 outputreg[8:0]seg_led2//數(shù)碼管2顯示十位密碼);parameterX=4'd0;//用作初始密碼parameterY=4'd0;wireenter_d;//key[3]確認密碼輸入wirelow_d;//key[1]個位確認wirehigh_d;//key[2]十位確認reg[1:0]wrong_cnt;//統(tǒng)計錯誤次數(shù)reg[3:0]code_low;//個位密碼reg[3:0]code_high;//十位密碼regchange;//可修改密碼狀態(tài)reg[3:0]newcode_low;//更新密碼個位reg[3:0]newcode_high;//更新密碼十位//例化調(diào)用消抖模塊debounce#(.N(3))u1( .clk(clk), .rst(rst), .key({enter,low,high}), .key_pulse({enter_d,low_d,high_d}));always@(*)//數(shù)碼管顯示控制模塊begin case(code_low) 4'd0:seg_led1=9'b000111111;//數(shù)碼管1顯示0 4'd1:seg_led1=9'b000000110;//1 4'd2:seg_led1=9'b001011011;//2 4'd3:seg_led1=9'b001001111;//3 4'd4:seg_led1=9'b001100110;//4 4'd5:seg_led1=9'b001101101;//5 4'd6:seg_led1=9'b001111101;//6 4'd7:seg_led1=9'b000000111;//7 4'd8:seg_led1=9'b001111111;//8 4'd9:seg_led1=9'b001101111;//9 default:seg_led1=9'b100111111;//0 endcase case(code_high) 4'd0:seg_led2=9'b000111111;//數(shù)碼管2顯示0 4'd1:seg_led2=9'b000000110;//1 4'd2:seg_led2=9'b001011011;//2 4'd3:seg_led2=9'b001001111;//3 4'd4:seg_led2=9'b001100110;//4 4'd5:seg_led2=9'b001101101;//5 4'd6:seg_led2=9'b001111101;//6 4'd7:seg_led2=9'b000000111;//7 4'd8:seg_led2=9'b001111111;//8 4'd9:seg_led2=9'b001101111;//9 default:seg_led2=9'b100111111;//0 endcaseendalways@(posedgeclk)//密碼判斷begin if(!rst) begin wrong_cnt<=2'b00;//初始錯誤次數(shù)為0 code_low<=4'b0000; code_high<=4'b0000; led<=8'b11111111; end elseif(low_d) begin code_low<=sw; end elseif(high_d) begin code_high<=sw; end elseif(enter_d) begin if(wrong_cnt!=2'd2) begin if((code_low==Y&&code_high==X)||(code_low==newcode_low&&code_high==newcode_high)) begin led<=8'b01111111; wrong_cnt<=2'd0; end else begin led<=8'b11111110; wrong_cnt<=wrong_cnt+1; end end else led<=8'b00000000; endend//修改控制模塊always@(posedgeclk) begin if(!rst) change<=0; elseif(led<=8'b01111111) change<=1; if(change==1&&high_d) begin newcode_high<=sw; end elseif(change==1&&low_d) begin newcode_low<=sw; end endendmodule//按鍵消抖模塊moduledebounce(clk,rst,key,key_pulse);parameterN=2;//要消除的按鍵的數(shù)量 inputclk;inputrst;input [N-1:0]key;//輸入的按鍵 output[N-1:0]key_pulse;//按鍵動作產(chǎn)生的脈沖 reg[N-1:0]key_rst_pre;//定義一個寄存器型變量存儲上一個觸發(fā)時的按鍵值reg[N-1:0]key_rst;//定義一個寄存器變量儲存儲當前時刻觸發(fā)的按鍵值wire[N-1:0]key_edge;//檢測到按鍵由高到低變化是產(chǎn)生一個高脈沖//利用非阻塞賦值特點，將兩個時鐘觸發(fā)時按鍵狀態(tài)存儲在兩個寄存器變量中always@(posedgeclkornegedgerst)begin if(!rst) begin key_rst<={N{1'b1}};//初始化時給key_rst賦值全為1，{}中表示N個1key_rst_pre<={N{1'b1}};endelse begin key_rst<=key;//第一個時鐘上升沿觸發(fā)之后key的值賦給key_rst,同時key_rst的值賦給key_rst_pre key_rst_pre<=key_rst;//非阻塞賦值。相當于經(jīng)過兩個時鐘觸發(fā)，key_rst存儲的是當前時刻key的值，key_rst_pre存儲的是前一個時鐘的key的值endendassignkey_edge=key_rst_pre&(~key_rst);//脈沖邊沿檢測。當key檢測到下降沿時，key_edge產(chǎn)生一個時鐘周期的高電平 reg [17:0] cnt;//產(chǎn)生延時所用的計數(shù)器，系統(tǒng)時鐘12MHz，要延時20ms左右時間，至少需要18