基于vhdl的电子密码锁设计

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1、《EDA仿真与实践实习》学院：信息科学与工程学院课题名称：硬件描述语言设计——基于VHDL的电子密码锁的设计班级：学生：学号：指导教师：1引言在日常的生活和工作中,住宅与部门的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存多以加锁的办法来解决。若使用传统的机械式钥匙开锁，人们常需携带多把钥匙,使用极不方便,且钥匙丢失后安全性即大打折扣。随着科学技术的不断发展，人们对日常生活中的安全保险器件的要求越来越高。为满足人们对锁的使用要求，增加其安全性，用密码代替钥匙的密码锁应运而生。基于EDA技术设计的电子密码锁。以其价格便宜、使用方便、安全性高、成本低、功耗低、易操作等优点

2、，受到了人们的普遍关注。而以可编程逻辑器件(FBDA)为设计载体，以硬件描述语言(VHDL)为主要表达方式，以QuartusⅡ5.1开发软件等为设计工具设计的电子密码锁，由于其能够实现密码输入、密码校验、密码设置和更改等功能，因此，能够满足社会对安全防盗的需求。本设计的各个模块由相应的VHDL程序具体实现，并在QuartusⅡ5.1环境下进行了整体电路的模拟仿真，最终实现“密码锁控制器设计”的要求。2设计内容和要求2.1设计内容：题目：电子密码锁内容：设计一个4位串行数字锁。(1)开锁代码为4位二进制，当输入代码的位数与锁内给定的密码一致，且按规定程序开锁时，方可开锁，并点亮一

3、个指示灯。否则进入“错误”状态，并发出报警信号。(2)锁内的密码可调，且预置方便，保密性好。(3)串行数字锁的报警由点亮一个灯，直到按下复位开关，报警才停下。此时，数字锁又自动等待下一个开锁状态。要求：(1)通过查阅相关技术资料，详细描述电子密码锁的基本原理。(2)编写电子密码锁的VerilogHDL或VHDL程序，并仿真编译下载验证。(3)给出完整的系统顶层模块图与波形仿真图。3设计分案密码锁控制器是硬件与软件的结合。根据设计要求，决定以FBDA芯片和VHDL语言设计此电子密码锁。用一片FBDA芯片实现，从而大大简化了系统结构，降低了成本，提高了系统的保密性和可靠性。这种设计

4、不仅简化了系统结构，降低了成本，更提高了系统的可靠性和保密性。另外,采用可编程逻辑器件开发的数字系统，方便地升级和改进。3.1系统总框图本系统的硬件部分主要由密码锁控制电路、密码锁显示电路、LED显示电路、报警电路、密码更改与设置电路组成。整体系统框图如下图2.1所示。密码锁显示电路密码锁显示电路报警电路密码锁控制电路LED显示电路密码锁总框图3.2密码锁的内部结构及主要功能3.2.1密码锁的主要功能密码锁控制器的主要功能有：（1）密码输入：有二个按键来控制（分别代表0和1），每按下一个键，要求在数码管上显示，并依次左移。（2）密码校验：如果有按键按下，直到松开该按键；红绿灯指

5、示门的状态，也就是密码校验结果，如果密码校验正确，绿亮起，否则如果密码校验错误红灯亮，并凤鸣器响，表明密码错误。（3）错误报警：密码输入错误开始报警。（4）密码修改：输入密码正确后4秒内按按键输入要设置和更改的密码，按按键确认密码设置与更改，则密码设置成功4系统硬件电路4.1密码锁的显示模块段数码管是电子开发过程中常用的输出显示设备。在本设计中使用的是8个四位一体、共阴极型七段数码管。其单个静态数码管如下图所示。由于七段数码管公共端连接到GND（共阴极型），当数码管的中的一个段被输入高电平，则相应的这一段被点亮。反之则不亮。共阳极性的数码管与之相反。四位一体的七段数码管在单个静

6、态数码管的基础上加入了用于选择哪一位数码管的位选信号端口。八个数码管的a、b、c、d、e、f、g、h、dp都连在了一起，8个数码管分别由各自的位选信号来控制，被选通的数码管显示数据，其余关闭。4.2密码锁控制模块该模块的作用是将输入的密码（暂时寄存于ACC中）跟已经存储的密码（REG中的密码信息）进行对比，如果一样，则密码锁开锁。而在通过密码验证后可以按按键设定密码。在这里值得注意的是有一个密码“0000”为开始密码，如果改名密码了但是又忘记了密码，重新下载之后的初始密码只要输入的密码为“0000”则都可通过密码锁。模块lock是整个设计的核心,它实现密码锁的逻辑功能。在任何时

7、候按动密码初始化按键内密码设置为程序初始化密码值(在本模块程序中此值为“0000”代码为4位二进制数,当输入代码的位数和位值与锁内给定的密码一致,且按规定程序开锁时,方可开锁,并点亮开锁指示灯（緑灯）亮。否则,系统进入“错误”状态,并发出报警信号。串行数字锁的报警方式是点亮指示灯（红灯）,并使喇叭鸣叫,直到按下复位开关,报警才停止。此时,数字锁又自动进入等待下一次开锁的状态。该4位串行电子密码锁设置4位二进制密码,要求锁内给定的密码是可调的,且设置方便,保密性好。其具体操作分为输入密码和修改