基于VHDL的电子密码锁

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1、华南师范大学课程设计实验报告课程名称：可编程数字系统设计课程设计题目：电子密码锁姓名：程硕学院：物理与电信工程学院专业：理综一班年级：2011学号：20112600104一、设计原理用VHDL设计电子密码锁方案：作为通用电子密码锁，主要由3个部分组成：数字密码按键输入电路、密码锁控制电路和密码锁显示电路，作为电子密码锁的输入电路。可供选择的方案有数字机械式键盘和触摸式数字键盘等多种。（1）密码锁输入电路包括时序产生电路、键盘检测电路、键盘消抖电路等几个小的功能电路。（2）密码锁控制电路包括按键数据存储电路，恢复出厂密码、两次正确输入后可修改密码、密码核对，多次错误报警，清屏等几个

2、小的功能电路。（3）八段数码管显示电路主要将待显示数据的BCD码转换成数码器的八段显示驱动编码。二、系统分析本次课程设计成功地设计了一个简单的数字电子密码锁，密码为4位。将电子密码锁分为以下几个模块：按键消抖模块、密码锁逻辑控制模块和密码锁显示模块，实现了以下功能：(1)密码输入：KEY1按下一次，数码管上显示数字加一，相应位置输入密码加一(2)位置选择：KEY2按下一次，数码管选择位左移一位(3)密码确认：KEY3按下一次，比较外部输入密码与原密码，正确LED长亮，错误LED变暗，同时显示密码置0；(4)密码修改：正确输入两次密码后，按下KEY4一次，将当前输入设为新的密码；(

3、5)清屏：KEY5按下一次，外部输入置0；(6)恢复出厂设置：连续按下KEY5三次后恢复出厂密码“1234”；三、程序设计1由于程序稍显庞大，故采取分层次设计的方法，顶层采用画图法设计，底层采用VHDL语言进行设计。顶层电路图如图1所示图1Xiao_dou模块为按键消抖模块，main为密码锁控制模块，yima为数码管显示译码模块。Set_shuma端口为数码管段选端口，用于选择数码管。Led端口为led灯端口，key1,key2,key3,key4,key5为五个按键接口，show_shuma端口为数码管位选选择端口。2底层设计a)由于按键为机械按键，故按下一次会产生多次脉冲，当

4、产生第一次下降沿的时候延时一段时间后，再继续检测是否有下降沿产生。主体程序如下：b)数码管译码显示进程：将0至9的4位矢量型数字转化为相应8位数码管显示数字a)电子密码锁控制电路：i.数码管位置选择进程：当数码管位置选择时钟到来时，数码管显示位左移一位，利用人眼的视觉余辉效果，产生4位数码管同时点亮的效果。ii.数码管位置选择时钟信号发生进程：将系统时钟分频，产生500HZ占空比为1:1的方波，用于控制数码管位置选择。iii.整型密码转化为矢量型密码，位选选择进程：利用CASE语句将不同位置的密码值显示在相应的数码管上。iv.外部输入密码变更进程：当KEY1按下时外部输入密码加1

5、，并在数码管上显示出来，数字从1至9循环；后半部分为当清屏信号到来时，外部输入密码置0。i.按键位置选择进程：KEY2按下时数码管位置选择端左移一位，后半部分为当清屏信号到来时，位置置0。ii.密码设置，重置进程：当密码连续正确两次后，按下KEY4键，将现在显示的密码置为新密码。后半部分为恢复出厂设置密码。iii.清屏，恢复出厂设置进程：当KEY5按下时产生清屏信号，当KEY5连续按下三次后产生恢复出厂设置信号。后半部分为清屏与恢复出厂设置信号的清除程序，用于清除产生的清屏与恢复出厂设置信号。i.密码比较进程：比较当前输入密码与内部密码的值，如相同则LED长亮，如不同则LED暗，

6、如连续3次输入错误密码则LED闪烁报警。ii.LED闪烁脉冲发生进程：用于产生LED闪烁所需方波脉冲四、仿真/实验结果1.密码正确：2.密码错误：3.清屏：五、结论或分析各项实验结果均成功，能够很好的实现，密码比较，设置密码，清屏，恢复出厂设置等各项功能。六、使用说明1.S5：KEY1按下后外部输入密码加1；2.S4：KEY2按下后输入选择位置左移一位；3.S3：KEY3按下后比较输入密码与内部密码；4.S4：KEY4连续输入两次正确密码后按下，将当前显示密码设为新密码；5.S5：KEY5按下一次清屏，连续按下三次后恢复出厂设置。七、源程序1.控制电路源程序libraryieee

7、;useieee.std_logic_1164.all;useieee.std_logic_unsigned.all;useieee.std_logic_arith.all;entitymainisport(key1,key2,key3,key4,key5:instd_logic;clk:instd_logic;num_shuma:outstd_logic_vector(3downto0);set_shuma:outstd_logic_vector(3downto0);led:o