基于fpga的电子密码锁的设计论文

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时间:2017-09-22

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1、基于FPGA的多功能电子密码锁参赛队员:谭建军摘要基于FPGA设计的电子密码锁是一个小型的数字系统,与普通机械锁相比,具有许多独特的优点:保密性好,防盗性强,可以不用钥匙,记住密码即可开锁等。目前使用的电子密码锁大部分是基于单片机技术,以单片机为主要器件,其编码器与解码器的生成为软件方式。在实际应用中,由于程序容易跑飞,系统的可靠性能较差。本文介绍一种基于现场可编程门阵列FPGA器件的电子密码锁的设计方法采用VHDL语言对系统进行描述,并在FLEX10K10LC84-4上实现。系统所实现的功能:用户给电子密码锁设定一个密码,当使用本机键盘开锁时,该密码与用

2、户设定的密码比较,如果密码正确,则开锁;如果密码不正确,则允许用户重新输入密码,最多可输入三次,若三次都不正确,则扬声器报警,直到按复位键才允许再次输入代码。通过仿真调试,利用可编程器件FPGA的电子密码锁的设计基本达到了预期目的。当然,该系统在一些细节的设计上还需要不断的完善和改进,特别是对系统的扩展有很好的实用和设计的价值。关键词:现场可编程门阵列,硬件描述语言,电子密码锁,扬声器1绪言系统以利用可编程器件实现电子密码锁的设计为研究背景、现状以及发展方向,明确指出了电子密码锁面临的问题和所解决的方法。1.1课题背景基于FPGA的电子密码锁是新型现代化安

3、全管理系统,它集微机自动识别技术和现代安全管理措施为一体,它涉及电子,机械,计算机技术,通讯技术,生物技术等诸多新技术。它是解决重要部门出入口实现安全防范管理的有效措施,适用各种场合,如银行、宾馆、机房、军械库、机要室、办公间、智能化小区、工厂、家庭等。在数字技术网络技术飞速发展的今天,电子密码锁技术得到了迅猛的发展。它早已超越了单纯的门道及钥匙管理,逐渐发展成为一套完整的出入管理系统[1]。它在工作环境安全、人事考勤管理等行政管理工作中发挥着巨大的作用。在该系统的基础上增加相应的辅助设备可以进行电梯控制、车辆进出控制,物业消防监控、餐饮收费、私家车库管理

4、等,真正实现区域内一卡智能管理。目前使用的电子密码锁大部分是基于单片机技术,以单片机为主要器件,其编码器与解码器的生成为软件方式。在实际应用中,由于程序容易跑飞,系统的可靠性能较差[2]。基于FPGA的电子密码锁已经是现代生活中经常用到的工具之一,用于各类保险柜、房门、防盗门等等。用电子密码锁代替传统的机械式密码锁,克服了机械式密码锁密码量少、安全性能差的缺点。由于采用的是可编程逻辑器件FPGA,使得系统有相当大的灵活性,随时可以进行硬件升级、扩展,而且系统设计完善以后还可以将主控的FPGA固化成一片ASIC,那么这块ASIC就可以作为专用的数字密码锁芯片

5、。而且由于硬件可升级,还可随时增加密码位数或增加新的功能,使得密码锁有更高的安全性、可靠性和方便性[3]。1.2课题研究的目的和意义电子杂志、报刊经常刊登有密码开关、密码锁这样的电路,大多数是使用常用的数字电路,如CD4017,然后通过不同的连接方式实现密码控制功能。这种电路的特点就是密码修改只能通过改变电路的连接来实现,密码很容易被破解,电路复杂,故障率高。本制作是针对这些电路而设计的,将以往的以单片机实现设计改为可编程器件FPGA利用VHDL编程实现电子密码锁的设计。这种设计移动方便。基于FPGA的电子密码锁具有保密强、灵活性高、适用范围广等特点,它在

6、键盘上输入,与打电话差不多,因而易于掌握,其突出优点是“密码”是记在被授权人脑子里的数字和字符,既准确又可靠,不会丢失(除了忘记),难以被窃(除非自己泄露)。但是密码不能太简单,太简单了就容易被他人在键盘上试探出来,或者可能被旁观者窥测出来,造成保密性不足。当然,密码又不能太复杂,太复杂了可能自己都糊涂了,或者输入密码操作成功率低,造成使用不便。因此,为了发扬优点、克服弱点,本设计采用“任意设定数字密码”技术使得被授权人可以根据自己的需要或喜好设定密码,常用常新,在输入密码的过程中,当用户键入错误密码时,系统就会报警,由扬声器发出5秒报警声,当连续三次出现

7、密码错误时,则系统会长时间报警不止,这时必须按复位方可停止。本设计的FPGA电子密码锁的特点是:体积小、功耗低、价格便宜、安全可靠,维护和升级都十分方便,具有较好的应用前景。它与传统锁具的不同之处在于:它与可编程逻辑器件实现系统的设计,应用简洁清晰的VHDL语言实现设计编程思想,能够实现适时、智能控制管理功能,特别是在系统的扩展上有很好的优势。1.3国内外概况随着我国对外开放的不断深入,高档建筑发展很快,高档密码锁具市场的前景乐观。我国密码锁具行业对密码锁具高新技术的投入正逐年增大,高档密码锁的市场需求也逐年增加[4]。在安防工程中,锁具产品是关系到整个系

8、统安全性的重要设备,所以锁具产品的优劣也关系了整个安防工程的质量和

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