基于vhdl电子密码锁的设计说明书

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1、摘要FPGA/VHDL是近几年集成电路中发展最快的产品。由于FPGA性能的高速发展以及设计人员自身能力的提高，可编程逻辑器件供应商将进一步扩大可编程芯片的领地，将复杂的专用芯片挤向高端和超复杂应用。据ICInsights的数据显示，FPGA市场从1999年的29亿美元增长到去年的56亿美元，几乎翻了一番。Matas预计这种高速增长局面以后很难出现，但可编程逻辑器件依然是集成电路中最具活力和前途的产业。本文介绍的VHDL密码锁应具有如下功能：密码预先存入寄存器中，开锁时，输入密码存入另一寄存器中，当按下“确定”键时，启动比较器，比较

2、两个寄存器中的内容，当结果相同时开锁;当结果不同时不开锁。用户需要修改密码时，先开锁，再按“设定密码”，清除预先存入的密码，通过键盘输入新的2位十进制码，按“确定”完成。关键词：VHDL，密码锁，矩阵39目录摘要1目录2一、设计要求3二电路组成3三功能电路的设计41、总体设计框图42、键盘接口电路43．时序产生电路64．键盘扫描电路7395．键盘消抖电路86．键盘译码电路107．按键存储电路13（1）SISO—串行输入/串行输出14（2）SIPO--串行输入/并行输出15（3）PISO--并行输入/串行输出16（4）PIPO--并

3、行输入/并行输出178．密码设置和比较模块189．电锁控制电路设计19（1）数字按键输入部分19（2）功能键输入部分19（3）三种工作模式19附件1：程序清单20一、设计要求设计一个简单的数字电子密码锁，密码为6位。功能1、39密码输入：每按下一个键，要求在数码管上显示，并依次左移；2、密码清除：清除密码输入，并将输入置为”000000”；3、密码修改：将当前输入设为新的密码；4、上锁和开锁。二电路组成为达到以上功能，可将电子密码锁分为以下几个模块：1、键盘接口电路键盘矩阵、键盘扫描、键盘消抖、键盘译码及按键存储。2、电锁控制电路

4、：数字按键输入、存储及清除。功能按键的设计。密码清除、修改与存储。电锁的激活与解除。3、输出显示电路BCD译码、动态扫描电路。39三功能电路的设计1、总体设计框图2、键盘接口电路矩阵式键盘工作原理：矩阵式键盘是一种常见的输入装置，在计算机、电话、手机、微波炉等各工电子产品中被广泛应用。如图所示为一3×4矩阵式键盘。矩阵式键盘以行、列形式排列，图中为4行339列，键盘上的每一个按键盘其实是一个开关电路，当某键被按下时，该按键所对应的位置就呈现逻辑0的状态，键盘的扫描可以以行扫或列扫方式进行，图中为行扫方式，KEYR3—KEYR0为扫

5、描信号，其中的某一位为0即扫描其中的一行，具体见表1-1.键盘扫描信号KEYR3与第一行相连，KEYR2与第二行相连，依此类推。很显然，扫描信号的变化顺序为：0111、1011、1101、1110，周而复始。在扫描的过程中，当有键按下时，对应的键位就为逻辑0状态，从而从KEYC2..0读出的键值相应列为0.具体情况如表1-2所示：若从KEYC2..0读出的值全为1时，表示没有键被按下，则不进行按键的处理。如果的键被按下，则将KEYC2..0读出的送至键盘译码电路进行译码。表1-2键盘扫描与其对应的键值的关系时序产生电路：39时序电

6、路的产生：在一个系统的设计中，往往需要多种时钟信号，最为方便的方法是利用一个自由计数器来产生各种需要的频率。本电路需要：系统主时钟、消抖取样时钟和动态扫描时钟。3．时序产生电路有如下VHDL程序，请分析其输出结果：LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITYfree_counterISPORT(CLK:INSTD_LOGIC;39CLK_A:OUTSTD_LOGIC;C

7、LK_B:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(1DOWNTO0));ENDfree_counter;ARCHITECTUREaOFfree_counterISSIGNALQ:STD_LOGIC_VECTOR(6DOWNTO0);BEGINPROCESS(CLK)BEGINIFCLK'EVENTANDCLK='1'THENQ<=Q+1;ENDIF;ENDPROCESS;CLK_A<=Q(1);CLK_B<=Q(4DOWNTO3);ENDa;分析：首选信号Q建立一个9位自由计数器，对输入主时钟进行降频处理；使用CLK_A<=Q(1

8、)语句，取得一个脉冲波形，对主时钟进行2分频，其值为0、1、0、1；使用CLK_B<=Q(4DOWNTO3)语句，取得一脉冲序列，依次为00、01、10、11、00.；394．键盘扫描电路目标：提供键盘扫描信号，即表1-1中的KEYR3..0，变化