硬件描述语言与eda技术实践

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1、课程设计课程名称硬件描述语言与EDA技术实践题目名称数字密码锁学生学院专业班级学号学生姓名指导教师年月日目录1.引言11.2、电子密码锁的介绍21.3、本设计所要实现的基本要求22.密码锁总体设计32.1、基本工作原理32.2、实现方式32.3、功能电路设计32.3.1、总体设计32.3.2、密码储存42.3.3、键盘消抖及扫描42.3.4、主状态机62.3.5输入密码从状态机72.3.6、整体RTL视图123.外部电路134.管脚分配145.结束语156.参考文献157.附录16采用EDA实现数字密码锁1.引言随着科技的不断发展，人们越来越重视对具有私密、重要物质的场所的安全

2、性，所以具有报警功能的电子密码锁在日常生活中用的越来越多，因此研究与设计单片机为主要控制器的电子密码锁具有工程意义和解决日常应用需求的价值。1.1、电子密码锁的背景与发展趋势随着人们生活水平的提高和安全意识的加强，对安全的要求也就越来越高。锁自古以来就是把守护门的铁将军，人们对它要求甚高，既要安全可靠的防盗，又要使用方便，这也是制锁者长期以来研制的主题。随着电子技术的发展，各类电子产品应运而生，电子密码锁就是其中之一。据有关资料介绍，电子密码锁的研究从20世纪30年代就开始了，在一些特殊场所早就有所应用。这种锁是通过键盘输入一组密码完成开锁过程。研究这种锁的初衷，就是为提高锁的

3、安全性。由于电子锁的密钥量（密码量）极大，可以与机械锁配合使用，并且可以避免因钥匙被仿制而留下安全隐患。电子锁只需记住一组密码，无需携带金属钥匙，免除了人们携带金属钥匙的烦恼，而被越来越多的人所欣赏。电子锁的种类繁多，例如数码锁，指纹锁，磁卡锁，IC卡锁，生物锁等。但较实用的还是按键式电子密码锁。20世纪80年代后，随着电子锁专用集成电路的出现，电子锁的体积缩小，可靠性提高，成本较高，是适合使用在安全性要求较高的场合，且需要有电源提供能量，使用还局限在一定范围，难以普及，所以对它的研究一直没有明显进展。目前，在西方发达国家，电子密码锁技术相对先进，种类齐全，电子密码锁已被广泛应

4、用于智能门禁系统中，通过多种更加安全，更加可靠的技术实现大门的管理。在我国电子锁整体水平尚处于国际上70年代左右，电子密码锁的成本还很高，市场上仍以按键电子锁为主，按键式和卡片钥匙式电子锁已引进国际先进水平，现国内有几个厂生产供应市场。但国内自行研制开发的电子锁，其市场结构尚未形成，应用还不广泛。国内的不少企业也引进了世界上先进的技术，发展前景非常可观。希望通过不断的努力，使电子密码锁在我国也能得到广泛应用。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24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。基于现场可编程逻辑

5、门阵列FPGA器件的电子密码锁，用FPGA器件构造系统，所有算法完全由硬件电路来实现，使得系统的工作可靠性大为提高。由于FPGA具有现场可编程功能，当设计需要更改时，只需更改FPGA中的控制和接口电路，利用EDA工具将更新后的设计下载到FPGA中即可，无需更改外部电路的设计，大大提高了设计的效率。1.2、电子密码锁的介绍电子密码锁是一种通过密码输入来控制电路或是芯片工作，从而控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。它的种类很多，有简易的电路产品，也有基于芯片的性价比较高的产品。应用较广的电子密码锁是以芯片为核心，通过编程来实现的。电子密码锁有以下性能特点:1.保密性好

6、,编码量多,远远大于弹子锁。随机开锁成功率几乎为零。2.密码可变。用户可以经常更改密码，防止密码被盗，同时也可以避免因人员的更替而使锁的密级下降。3.误码输入保护。当输入密码多次错误时，报警系统自动启动。4.电子密码锁操作简单易行，一学即会。5.干扰码功能。在输入正确密码前可输入任意码。6.安保功能。密码出错过多时，将锁定键盘。7.操作方便。1.3、本设计所要实现的基本要求(1)采用4位二进制密码，密码通过键盘输入，若密码正确，则将锁打开。(2)报警、锁定键盘功能。密码输入错误LED会出现错误提示，若密码输入错误次数超过3次，蜂鸣器报警并且锁定键盘。(3)修改密码，通过修改密码

7、增强密码锁可靠性。(4)系统具有一键还原出厂密码功能，如果对密码管理不善可以使用本功能进行密码还原。(5)成功开锁后，通过关锁键关锁。24(6)报警及锁定键盘后可通过解锁报警键取消报警。2.密码锁总体设计2.1、基本工作原理电子密码锁结构如图2-1。键盘输入LED提示密码储存开锁报警密码处理图2-1.电子密码锁结构图2.2、实现方式本次电子密码锁的设计采用现场可编程逻辑门阵列FPGA器件。利用硬件描述语言Verilog描述功能电路，下载到FPGA器件里，利用FPGA及其所需外设实现本次设计所