课程设计（论文）-基于fpga 的电子密码锁设计

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1、武汉理工大学《专业课程设计2》说明书基于FPGA的电子密码锁设计摘要本设计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验证，实现了可编程的片上系统（SOPC）。该密码锁可随时更新密码和升级算法，具有较好的可靠性和性价比，特别适用于宾馆、办公大楼、仓库等。关键词：电子密码锁；FPGA；VHDL；QuartusⅡ-15-武汉理工大学《专业课程设计2》说明

2、书AbstractThedesignfield-programmablelogicdevice(FPGA)forthedesignofvectorstothehardwaredescriptionlanguage(VHDL)asthemainwayofexpressioninordertodevelopsoftwareQuartusⅡgivenanelectronicpasswordlockdesignalsodescribedanelectronicpasswordlockoftheworkingprincipleandF

3、inallysoftwareandhardwareimplementationsoftheelectroniccodelockofthetimingsimulationandhardwareverification,achievedaprogrammablesystemonchip(SOPC).Thelockcanalwayschangeyourpasswordandupdatealgorithms,withbetterreliabilityandcost-effective,especiallyforhotels,offi

4、cebuildings,warehousesandsoon..Keyword：electroniccombinationlocks,FPGA,VHDL,QuartusⅡ-15-武汉理工大学《专业课程设计2》说明书0引言锁自古以来就是把守门户的铁将军，人们对它要求甚高，既要安全可靠地防盗，又要使用方便。弹子锁由于结构上的局限已难以满足当前社会管理和防盗要求，特别是在人员经常变动的公共场所，如办公室、宾馆、仓库等地方。电子密码锁是集计算机技术、电子技术、数字密码技术为一体的机电一体化高科技产品，具有安全性高，使用方便等优点，越来

5、越受到人们的青睐，但是目前使用的电子密码锁大部分是基于单片机技术，以单片机为主要器件，其成本高且可靠性较差。本文介绍一种采用现场可编程门阵列（FPGA）为核心器件的新型电子密码锁的设计方法，具有现场可编程在系统调试的功能，即实现SOPC，能够在产品设计开发、制造过程中对产品中的器件、电路板甚至整个电子系统的逻辑和功能随时进行组态或重组。FPGA器件能够简化系统结构，降低成本，提高了系统的保密性和可靠性，具备万次以上的擦写能力。因此，采用这种器件开发的数字系统，其升级与改进极其方便。-15-武汉理工大学《专业课程设计2》说明书

6、1系统功能(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，同时将先前输入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位输入的数码。(2)数码清除：当按下清除键时，清除前面输入的所有值，并显示为“----”。(3)密码解除：按下55#键，可以将电子密码锁的旧密码解除。(4)密码更改：将旧密码解除之后，可以进行密码更改，输入任意四位密码数字，再按#号就可以将输入的数码当作新的密码。(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。(6)密码解锁：按下99#键再输入数码，如果输入

7、与系统储存密码一致，密码锁就能开启否则不能解锁。【1】-15-武汉理工大学《专业课程设计2》说明书2系统硬件部分设计硬件系统主要由键盘输入电路、显示译码电路和密码锁控制电路等组成。密码锁的硬件系统示意图如图1所示。图1系统整体框图2.1键盘输入电路键盘输入主要用于输入数据，由键盘扫描电路、消抖动电路、键盘译码器、按键数据缓存器和4×4矩阵式键盘等组成。键盘采用4×4矩阵式键盘，有0～9共10个数字键和6个功能键。各功能键的功能如下：1）Set：密码设置键，锁开的情况下，按下该键设置密码。锁未开，该键无效。2）Dial：拨号键

8、，按下时，可以输入密码。3）Reset：系统复位键，按下该键，系统回到初始状态。4）Cheak：检查键，密码输完，按该键，如密码正确则开锁。5）Close：关锁键。6）Back：删除键，删除（除功能键之外）输入的数字。键盘扫描信号由计数器产生。每当扫描信号发生变化时，扫描键盘某一行按键的状