设计四 数字电子密码锁

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1、数字电子密码锁一、设计目的与要求：目的：掌握矩阵式键盘的工作原理、设计方法；掌握译码器的应用；掌握状态机的设计方法，掌握数码管的控制。要求：设计一个数字电子密码锁，密码为3位，密码锁由键盘控制，显示采用数码管及LED灯。功能：1、密码输入：每按下一个数字键，要求在数码管上显示，并依次左移；输入错误时，按退格键，清除前一个输入的数字；输入完毕，按确认键。2、开锁：按开锁键，检查输入的密码是否正确，正确才开锁，成功。3、上锁：按上锁键，可以直接上锁或者设定新密码上锁。4、密码修改：按下修改键，必须先核对原密码，正确后可以输入3位数字，设为新的密码。5、报警：

2、开锁输入密码，连续错误三次，则禁止输入密码，并发出报警信号，用红灯一直亮表示。6、解除报警：按复位键，解除报警状态，实际应用中复位键设置在其他部位，不可设置在键盘上。7、万能密码：电锁维护者使用，在程序中暂时统一设置为999。8、其他要求：输入键盘为矩阵式，不使用直接式；条件允许时可以使用语音模块代替指示灯的表示。二、电路组成：为达到以上功能，可将数字电子密码锁分为以下几个模块：1、键盘接口电路：键盘矩阵、键盘扫描、键盘消抖、键盘译码及按键存储。2、密码锁控制电路：数字按键输入、存储及清除；功能按键的设计：退格键、确认键、开锁键、上锁键、修改键、解除报警

3、键；密码清除、修改与存储。密码锁的上锁与开锁。3、输出显示电路BCD译码、动态扫描电路、指示灯电路（或者为语音控制电路）。三、功能电路的设计：1、键盘接口电路：图1（1）矩阵式键盘工作原理：矩阵式键盘是一种常见的输入装置，在计算机、电话、手机、微波炉等各工电子产品中被广泛应用。如图2所示为一4×4矩阵式键盘。矩阵式键盘以行、列形式排列，图中为4行4列，键盘上的每一个按键盘其实是一个开关电路，当某键被按下时，该按键所对应的位置就呈现逻辑0的状态，键盘的扫描可以以行扫或列扫方式进行，图中为行扫方式，KEYR3—KEYR0为扫描信号，其中的某一位为0即扫描其中

4、的一行，具体见表1。表1键盘扫描与其对应的键值的关系KEYR3..0KEYC3..0对应的按键KEYR3..0KEYC3..0对应的按键011101117110101111101181011211019110131110开锁键1110密码修改键101101114111001110101151011#110161101退格键1110上锁键1110确认键键盘扫描信号KEYR3与第一行相连，KEYR2与第二行相连，依此类推。很显然，扫描信号的变化顺序为：0111、1011、1101、1110，周而复始。在扫描的过程中，当有键按下时，对应的键位就为逻辑0状态，从

5、而从KEYC3..0读出的键值相应列为0，具体情况如表1所示。若从KEYC3..0读出的值全为1时，表示没有键被按下，则不进行按键的处理。如果的键被按下，则将KEYC3..0读出的送至键盘译码电路进行译码。（2）时钟产生电路在一个系统的设计中，往往需要多种时钟信号，最方便的方法是利用一个自由计数器来产生各种需要的频率。本电路需要：系统主时钟CLK、扫描状态产生时钟clkouta和动态扫描时钟clkoutb,其中系统主时钟CLK为输入时钟，由20MHZ晶振产生。程序清单：LIBRARYieee;USEieee.std_logic_1164.ALL;USEI

6、EEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITYclkdivISPORT(CLK:INSTD_LOGIC;clkouta,clkoutb:OUTSTD_LOGIC);ENDclkdiV;ARCHITECTURErtlOFclkdiVISSIGNALCLKA:STD_LOGIC;BeginPROCESS(CLK)VARIABLES:INTEGERRANGE200DOWNTO0;BeginIFCLK'EventANDCLK='1'thenIFS<200THENS:=S+1;CLKA<=

7、'0';ELSES:=0;CLKA<='1';ENDIF;ENDIF;ENDPROCESS;PROCESS(CLKA)VARIABLES:INTEGERRANGE100DOWNTO0;BeginIFCLKA'EventANDCLKA='1'thenIFS<10THENS:=S+1;CLKOUTa<='0';clkoutb<='0';ELSIFS<20THENS:=S+1;CLKOUTa<='1';CLKOUTb<='0';ELSIFS<50THENS:=S+1;CLKOUTa<='1';CLKOUTb<='1';ELSIFS<70THENS:=S+1;C

8、LKOUTa<='1';CLKOUTb<='0';ELSIFS<100THENS