基于PLD的电子密码锁设计【开题报告】

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毕业设计（论文）开题报告题目：　　　　　　基于PLD的电子密码锁设计　　　　　　　专业：电子信息工程1选题的背景、意义随着生活水平的提高，安全防盗越来越受到人们的关注。基于EDA技术设计的电子密码锁，以其价格便宜、安全可靠、使用方便，受到了人们的普遍关注。而使用PLD可编程器件和VHDL语言设计的电子密码锁具有密码预置，误码锁死及密码更改，激活电锁，解除电锁的功能。这种设计方法不仅简化了系统结构，而且提高了系统的可靠性和保密性。通过运用该可编程逻辑器件开发的数字系统能方便地对所设计的数字电路进行升级和改进。[1][2]20世纪80年代，最早的电子密码锁在日本诞生。随着日本电子行业的快速发展，出现了一些利用简单的门电路设计的密码锁。这种设计安全性较差，容易被破解。到了90年代，美国、德国、意大利、日本、韩国、加拿大以及我国的香港、台湾等地的微电子技术的进步和通信技术的发展为密码锁提供了技术上的支持，从而把密码锁推向实际应用的阶段。我国于90年代初开始对密码锁进行初步的研究。目前，在此领域虽已有较大的发展，即采用各种电路进行设计的比较多，技术也相当先进，但是，在我国出口的产品中高档产品只占了15%～20%，而且我国高档产品在发达国家也只能算是中档产品，价格低是普遍现象。另外，我国当前的出口产品与国外产品相比，无论是品牌知名度还是产品售价，都有非常大的差距.电子密码锁技术发展至今己相当成熟。许多家庭、宾馆已开始使用电子门，存放贵重物品、机密文件的工具也用到了电子密码锁，电子密码锁控制器在现场与传感器及执行机构相连，进行状态监视和完成控制功能。小型便携的新型装置，可广泛应用在各种场合，其结构简单、成本较低、安全性好。通常电子密码锁系统由电路部分和机械执行部分组成。电路部分有利用密码锁ASIC(专用集成电路)芯片控制、利用单片机控制以及逻辑门电路构成等多种方式。在现有的电子密码锁中，基本上是用户由键盘通过接口电路将意图解锁码输入到控制器(主要由CPLD组成)中，控制器将输入的密码与电子锁内预置的开锁密码进行比较、鉴别，当确认完全一致时，送出一个信号给功率放大器，然后由继电器带动机械执行部件开锁。输入的密码将被与电子锁内预置的开锁密码进行校对。[3]2相关研究的最新成果及动态 2.1密码锁的定义电子密码锁就是通过密码的输入来进行电路工作的控制或芯片工作的控制，再通过电路设备来控制机械的开关闭合，完成控制锁的开关任务的电子产品。电子密码锁是在实际生活应用中使用非常广泛的一种数字电路，其主要的功能是用来对某些东西进行保密保护，这样可以避免其他的人员使用其他的设施或去进行一些越权的操作，例如自动售货机、门卡系统、保险柜、银行自动柜员机中都含有一些电子密码锁。[4]2.2密码锁的发展趋势现在常见到的遥控式电子防盗锁主要有光遥控和无线电遥控这两类。光遥控又被分为可见光遥控和红外线遥控：a光遥控利用窄角度的光传输密码，优点具有传输信息量大、速度极快、人眼识别不出来，保密性高（又无法在光路径上即操作者与电子防盗锁主体之间以仪器捕获信号试图复制）的优点。b无线电遥控具有速度快、人眼识别不出来、传输信息量可以很大的优点，但是却发射的信号弥散空间，很容易被仪器给捕捉到，所以比较适合采用变化的密码，就是一般所谓的跳码或者说是滚码，一般是随机的变化又没特别说明的，那么这种钥匙就会大一点，就可能要使用一些特定的电池。（1）键盘式电子密码锁 从现在的技术水平与市场的认可程度来说，被最为广泛的应用的是键盘式的电子密码锁，这个产品主要应用于保险柜、保险箱和金库，另外的部分被应用在保管箱和运钞车。键盘式的电子密码在键盘上输入密码，跟我们现在打电话是差不多的，所以比较容易被掌握，其最突出优点是密码，其密码就能被记忆在被授权在人脑子里的数字和字符，不仅准确而且可靠。所以一般来是密码是不能设置的太简单的，如果太简单了就很容易被他人用键盘给试探出来，或者就会被旁观的人窥测出来，就会造成保密性的不完全。 同时密码也不能太复杂，太复杂也可能会让自己都糊涂了，如果所输入的密码成功率很低，就会造成使用的不便。因此，为了能充分体现其优点而又缩小缺点，键盘式的电子密码就有了更多的发展并取得了充分进步，比如说任意设定密码的技术就让得被授权的人可以根据自己的喜好或需要来设定密码；还有就是自动更改密码的技术使得本次输入的密码将自动更改成下次应输入的密码，更改的规律也不能被其他人知道，所以不怕被旁观者给窥测；键盘乱序显示的技术会使得键盘上的每个固定的键位每次所显示出来的字符也都是不固定，而且所显示出来的窄小角度只能被操作者从正面看到，所以说就算是被旁观者看见了一般的操作动作也很难给窥测出真确的密码；有个多重密码设定技术使得一般的单组密码不一定都有效，适合被很多人去分权的使用，一般要输入两组以上的密码才可以被认可，很大程度上提高了系统的保密性，如果限定了输入这些密码的先后顺序或时间区段，则保密性还可提高。在输入密码的过程中，为了能够限制试探密码的可能性，如果输入错误码超过一定的次数或者说在一定的时间内输入的答案都是不正确，也就是会被封锁键盘然后就不再接受其他的输入操作。（2）卡式电子防盗锁当今社会都会使用各种卡用来作为钥匙的电子防盗锁是当前最为活跃的产品，虽然说现在卡的种类是多种多样，但是按照输入卡的操作方式，一般可以分为接触式卡和非接触式卡两大类。值得大家注意的是，由于一些安防等的行业要求，通常不会去使用那些可靠性差又被易被仿制的磁卡。现在的社会中一些重要接触式卡不仅技术成熟、价格较低，而且应用也较为广泛；非接触式卡又具有使用隐蔽、方便、就有了后来居上的趋势。（3）生物特征防盗锁人具有很特殊的个性特征几乎不可重复，如手、眼睛、声音的特征，可以作为密码锁的钥匙就是唯一的，除非被逼迫或伤害，所以利用生物特征可以做密码电子防盗锁，特别是非常适合现在的金融业注重确定本身身份的行业特点。由于这种生物的这种自生自长和随身携带的钥匙具有优点突出，因此这类的锁很快的度过了价格昂贵、性能不太稳定的初始期，现在已经 变得越来越实用、越来越很有特点，如今已经受到大家的普遍欢迎。生物特征技术的发展非常迅速，除了价格因素和尺寸、体积因素的普及有性能不稳当的特点，人们普遍看好生物特征电子防盗锁在金融业的应用前景。但是现在都对保密性的要求非常高，在使用了生物特征的电子防盗锁，最好还是会使用一些其他的电子信息，两者相互结合作为最后使用的秘密。    由于数字、图形图像、字符、人体生物特征和时间等要素都可以成为钥匙的电子信息，便组合使用一些信息能够使用电子防盗锁可以获得更高度的保密性，比如说防范森严的金库，使用那些复合信息密码的电子防盗锁，这样让盗贼更加难以得逞。使用那些组合好的信息不仅能够让电子防盗锁就可以获得无穷扩展的可能，从而使得产品更加多样化，对我们用户来说是千挑百选便自得其所。电子防盗锁被广泛的应用在金融业，根本的作用简称就是授权，就是说被授权了的人才可以进行存取钱或者物。从广义的角度来讲，金融业中被授权主要包括三种层次的内容：a首先是给予保管的权力，比如使用保管箱或者保险柜；b然后是给予出入的权力，比如给予运钞车和保管室；c最后是给予流通的权力，比如说自动存取款。如今金融行业的电子防盗锁的主要应用是集中在以上的前两个层面上。接下来就主要介绍下在金融行业中使用较多几种主要的电子防盗锁和它们的技术发展方向。    当然，上面所说的那些授权的技术再高超，都是由精良的锁具来担当承载结构的部件，从而来实现开启或者闭锁的功能，而且承担主要的实体防护的作用，尽量的抵抗的住并且延迟破坏的行为，这可以让电子防盗锁有软和硬都不吃。一般的情况下，锁具防盗的最关键部分就是锁身外壳以及闭锁的部件，比如伸缩的锁舌和锁栓以及锁扣盒锁扣板，根据电磁力可以直接的打开关闭的电磁部件等的强度，应该能够有足够的机械强度和刚度，才可以承受的住一定数值、一定方向的静压力和锁止型式，主要才可以承受某些方式和工具的作用；配合间隙，防止采用机械的、电子的方法探入锁具内部而被开启；布局，将薄弱的、与锁的开启直接相关的零部件和电路置于壳体保护之下，并且不易被识别出来。    能够提高电子防盗锁的防护能力的途径就是报警，在现在的金融业中有电视监控并且很多场所有人值守，具有报警功能，然后综合人力防范和物理防范这两种作用。进行报警的前提准备就是系统有探测功能，由于电子防盗锁的使用场所是要有防护要求，就要去选择很多种的探测手段。在我国的城市中所发展的金融业中，对各个金融网点的基本要求是实现联网报警。    根据现在国内外的一些实践的经验得出的结论金融业必须实行安全防范风险等级，然后根据使用的安装布局和人员值守状况和防盗报警器材的性能等，去进行评估被防护的东西和区域的保护能力，然后可以得出相应的风险安全等级，在这个之中，电子防盗锁的性能是非常重要。 3课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线）、研究难点及预期达到的目标研究内容：完成基于PLD的电子密码锁的设计开发。即以EDA开发工具为工作平台，使用PLD可编程器件和VHDL语言设计的带音乐的电子密码锁具有密码预置，误码锁死及音乐提示等功能。研究方法：考虑到实现各项数字密码锁功能的具体要求，整个电子密码锁系统的总体组成框图如图1所示：键盘扫描电路时序产生电路键盘弹跳消除电路键盘译码电路开/关门锁电路数字比较电路按键数据缓冲器————————七段数码管显示电路密码锁控制电路寄存器清除信号发生电路BCD至七段译码电路数字密码输入电路图1[5]设计电子密码锁可由以下几个部分来完成：1.数字密码输入电路密码锁输人模块的电路框图如图所示，它由 时序产生电路、弹跳消除电路、键盘扫描电路、键盘译码电路和按键存储电路五部分组成。时序产生电路在电路中用于产生三种不同频率的工作脉冲波形，包括系统时钟信号、键盘扫描信号和弹跳消除取样信号。弹跳消除电路可避免误操作发生。由于设计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的现象。为使电子密码锁可靠工作，必须加上弹跳消除电路。弹跳消除电路采用软件延时的方法消除抖动。键盘扫描信号有键盘电路提供。该信号由ky3～ky0进人键盘，其变化的顺序为1110-1101-1011-0111-1110……周而复始。扫描信号0111代表扫描的为*、0、#这一排按键，当*这个按键被按下时，由kx2～kx0读出的值为011。键盘译码电路其作用是用来规划每个按键的输出形式，以便执行相应的动作。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。2.密码锁控制电路密码锁控制电路是整个电路控制的核心，是为了完成对数字键输人等功能键输人的响应和控制。其数字键输人的响应控制过程如下:(1)数码输入:按下一个数字键，其对应的数字就显示在最右边的数码管上，同时将先前输人的所有数字向左移动一位。设计密码为4位，系统只能显示前4位输人的数码。(2)数码清除:当按下#键时，清除前面输入的所有值，并显示为“0000”。(3)激活电锁：按下*键时可以使密码锁的门上锁。（上锁前必须预先设定一个四位的数字密码）(4)密码解锁:按下#键，再输入数码;如果输入与系统储存密码一致，密码锁就能开启;否则不能解锁。3.密码锁显示电路电子密码锁的显示电路其作用是完成对相应输入的密码功能和结果经七段译码电路来进行显示编码如图所示：研究难点：1.设置指针，并且要显示数字 1.2次扫描扫描列、次分开进行，又相互影响2.数字密码输入电路、密码锁控制电路如何相互配合，最终在显示电路的译码管上显示出来预期达到的目标：（1）完成系统硬件电路设计（2）完成系统软件设计（3）完成系统仿真与调试4研究工作详细工作进度和安排2010.11.23～2011.1.10：查阅相关资料，深入了解所选课题，完成外文翻译，文献综述。2011.1.10～2011.2.27：完成开题报告定稿。2011.3.1～2009.3.20：确定系统研究方法与技术路线。2011.3.21～2011.4.17：完成系统软硬件设计。2011.4.18～2011.5.1:完成系统调试。2011.5.2～2011.5.15：完成论文初稿。2011.5.16～2011.5.22：完善系统设计，修改论文，论文定稿。5参考文献[1]王红航，张华斌.电子密码锁的EDA设计与实现[J].广东：电子元器件应用，2009-6，11（6）.[2]王静.基于VHDL的电子密码锁设计[J].安防科技，2010-3.[3]孟祥忠．数字电子密码锁的设计[C]．大连：大连理工大学，2007-6-1．[4]张雪，殷昌贵．基于VHDL的数字密码锁的设计与实现[J].山东：东华大学学报(自然科学版)，2007-6，33（3）.[5]吴兵,陈浩田,宏松.基于EDA技术的电子密码锁设计[J].大科技·科技天地，2010（7）.[6]许琦.基于FPGA的电子密码锁的设计[J].科技信息(学术版)，2006（10）.[7]王永祥，刘焱.EDA实验教学的电子密码锁创新设计[J].江西：宜春学院学报，2010，32（8）.[8]范柳絮，李宏，陈姻，谷志教.基于CPLD的电子密码锁设计[J].西安：电子测量技术，2008，31（8）.[9]高倩，谢海良.基于Max+Plus2和VHDL的电子密码锁设计[J].河南：现代电子技术，2009，32（17）.[10]尤国平，陈新，林伟，黄世震. 基于VHDL语言的串行密码锁设计[J].国外电子测量技术，2005，24（9）.[11]曹建国，王威，王丹.一种基于VHDL的电子密码锁的设计与实现[J].四川：安防科技，2007-2.[12]王显海，贾金玲，陈光建，张海军，于文军.基于FPGA的电子密码锁的研制[J].微型机与应用，2010，29（16）.[13]李连华.基于FPGA的电子密码锁设计[J].中国科技信息，2006（1）.[14]吴海涛，梁迎春.基于状态机的语音电子密码锁设计[J].电子工程师，2007-4，33（4）.[15]陈华丽，何颜平.基于VHDL的数字密码锁设计[J].武汉：国外电子测量技术，2008-4，27（4）.[16]KemalAydin,LittleFalls,N.J.ELECTRONICLOCKSYSTEM[C].Mar.16,1981.[17]CareyS.Clark,362935thAve.West,Seattle,Wash.98199;CordonB.Winch,Seattle,Wash.ELECTRONICLOCKSYSTEM[C].Apr.30,1986.