电子密码锁的eda设计与实现

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1、第11卷第6期Vol.11No.62009年6月设计参考Jun.2009doi:10.3969/j.issn.1563-4795.2009.06.012电子密码锁的EDA设计与实现王红航，张华斌(电子科技大学中山学院，广东中山528402)摘要：以现场可编程逻辑器件(FPGA)为设计载体，以硬件描述语言(VHDL)为主要表达方式，以QuartusⅡ开发软件和GW48EDA开发系统为设计工具，给出了一种电子密码锁的设计方案。同时阐述了电子密码锁的工作原理和软硬件实现方法，最后对该电子密码锁进行了时序仿真和硬件

2、验证。关键词：电子密码锁；FPGA；VHDL；QuartusⅡ0引言(5)密码上锁：输入新的密码之后，按下11#键，可以进行密码上锁操作。随着社会物质财富的日益增长，安全防盗已(6)密码解锁：按下99#键，再输入数码；如成为全社会关注的问题。基于EDA技术设计的电果输入与系统储存密码一致，密码锁就能开启；子密码锁，以其价格便宜、安全可靠、使用方否则不能解锁。便，受到了人们的普遍关注。而以现场可编程逻辑器件(FPGA)为设计载体，以硬件描述语言2电子密码锁的结构原理(VHDL)为主要表达方式，以Quartus

3、Ⅱ开发软件2.1电子密码锁的整体结构和GW48EDA开发系统为设计工具设计的电子密码锁，由于其能够实现数码输入、数码清除、密电子密码锁的整体结构如图1所示，它包括码解除、密码更改、密码上锁和密码解除等功密码锁输入模块、控制模块和显示模块等。能，因此，能够满足社会对安全防盗的要求。2.2密码锁输入模块1电子密码锁的基本功能密码锁输入模块的电路框图如图2所示，它由时序产生电路、键盘扫描电路、弹跳消除电电子密码锁主要实现的功能包括：路、键盘译码电路和按键存储电路组成。(1)数码输入：按下一个数字键，其对应的时序产

4、生电路用于产生电路中三种不同频率数字就显示在最右边的数码管上，同时将先前输的工作脉冲波形，包括系统时钟信号、弹跳消除入的所有数字向左移动一位。设计密码为4位，取样信号和键盘扫描信号。系统只能显示前4位输入的数码。键盘电路可提供键盘扫描信号。该信号由(2)数码清除：当按下清除键时，清除前面ky3~ky0进入键盘，其变化的顺序为1110-1101-输入的所有值，并显示为“----”。1011-0111-1110……周而复始。扫描信号0111代(3)密码解除：按下55#键，可以将电子密码表扫描的为*、0、#这一排

5、按键，当*这个按键被锁的旧密码解除。按下时，由kx2~kx0读出的值为011。按键位置的(4)密码更改：将旧密码解除之后，可以进数码关系如表1所列。行密码更改。输入任意四位密码数字，再按#号弹跳消除电路可避免误操作发生。由于设计就可以将输入的数码当作新的密码。中采用的矩阵式键盘是机械开关结构，因此，在开关切换的瞬间，会在接触点出现信号来回弹跳收稿日期：2009-02-11的现象。为使电子密码锁可靠工作，必须加上弹www.ecda.cn2009.635第11卷第6期Vol.11No.62009年6月Elect

6、ronicComponent&DeviceApplicationsJun.2009图1电路密码锁的整体电路结构表1按键位置的数码关系ky3~ky0111011101110110111011101101110111011011101110111kx2~kx0011101110011101110011101110011101110按键号123456789*0#键盘存储电路可将每次扫描产生的新按键数据存储下来，因此新数据可能会覆盖前面的数据，所以需要一个按键存储电路，以将整个键盘扫描完毕的结果记录下来。图2密码锁

7、输入模块电路框图图4所示是密码锁输入模块的仿真波形，图跳消除电路。弹跳消除电路采用软件延时的方法中，数字键数据“0、1、2、3、4、5、6、7、8、消除抖动，其仿真波形如图3所示。从图3中可以9”和功能键数据“0100、0001”所得到的输出看出，若采样信号连续两次或超过两次检测到高不同，由此可证明密码锁输入模块的正确性。电平信号，说明按键状态确实发生了变化，此时2.3控制模块电路输出一个时钟周期的按键信号；否则当作抖动处理而不予理会，以此来消除抖动。密码锁控制电路是整个电路的控制中心，主对于键盘译码电路，

8、由于图2中的键盘按键要完成对数字键输入和功能键输入的响应和控分为数字按键和功能按键，每一个按键可负责不制。密码锁控制电路的仿真波形如图5所示。从同的功能，而键盘所产生的输出(也就是扫描回图5可见，其数字键输入的响应控制过程如下：复信号)却无法直接拿来用作密码锁控制电路的(1)按下数字键，第一个数字会在显示器的输入，所以必须由键盘译码电路来规划每个按键最右端显示，随后每按下一个新数字，显示器上的输出形式，以便执行相