课程设计报告-基于vhdl的电子密码锁设计

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1、摘要摘要随着电子产品向智能化和微型化的不断发展，EDA技术作为现代电子设计最新技术的结晶，给电子系统的设计带来了革命性的变化。本论文设计一种基于VHDL的电子密码锁系统，该系统具有软硬件设计简单、易于开发、成本低、安全可靠、操作方便等特点，可作为产品进行开发，应用于住宅，办公室的保险箱及档案等需要防盗的场所，有较强的实用性。本系统由QuartusII软件、矩阵键盘、LED显示和报警系统组成。4*4键盘组成0~9数字键，每按下一个键,相关键的值在数码管上显示，并依次左移；能够清除密码输入，并设置预置密码为“1234”；

2、修改密码时，将当前输入设为新的密码；能完成上锁和开锁功能；当输入密码和预置密码一样时即可开锁。具有确认、取消、修改、开锁、闭锁功能，用7段数码管组成显示电路提示信息。关键词：QuartusIIVHDL电子密码锁矩阵键盘七段数26目录目录第一章绪论11.1选题依据11.2设计功能1第二章系统方案选择22.1设计方案的选择22.2根据方案拟实现的具体功能3第三章硬件原理及软件程序设计53.1软件设计流程53.2各模块程序设计53.2.1键盘输入部分的源程序53.2.2键盘消抖电路113.2.3移位寄存电路123.2.4密

3、码验证及改密电路143.2.5电锁控制电路153.2.6动态扫描电路程序173.2.7片选信号电路程序183.2.8选择输出电路程序193.2.9译码输出电路程序20第四章仿真测试23结束语24参考文献2626第一章绪论第一章绪论1.1选题依据在日常的生活和工作中，住宅与部门的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存多以加锁的方法来解决。若使用传统的机械式钥匙开锁，人们常需携带多把钥匙，使用既不方便，且钥匙丢失后安全性就打折扣。随着科学技术的不断发展，人们对日常生活中的安全保险器件的要求越来越高。为满

4、足人们对锁的使用要求，增加其安全性，用密码代替钥匙的密码应运而生。密码锁具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等优点。在安全技术防范领域，具有防盗报警功能的电子密码锁逐渐代替传统的机械式密码锁，客服了机械式密码锁密码量少、安全性能差的缺点，使密码锁无论在技术上还是在性能上都有大大提高一步。随着大规模集成电路技术的发展，特别是VHDL的问世，出现了带微处理的智能密码锁，它除具有电子密码锁的功能外，还引入了智能化管理、专家分析系统等功能，从而使密码锁具有很高的安全性、可靠性，应用日益广泛。随着人们对安全的重视和科技的发展，

5、许多电子智能锁（指纹识别、IC卡辨认）已在国内外相继面世。但是这些产品的特点是针对特定的指纹和有效卡，只能使用于保密要求的箱、柜、门等。而且指纹识别器若在公共场所使用存在容易机械损坏，IC卡还存在容易丢失、损坏等特点。加上其成本较高，一定程度上限制了这类产品的普及和推广。鉴于目前的技术与水平与市场的接受程度，电子密码锁是这类电子防盗产品的主流。1.2设计功能基于以上思路，本次电子密码锁的设计，主要具有如下功能：（1）设置4位密码，密码通过键盘输入，若密码正确，则打开。（2）密码可以由用户自己修改设定（只支持4位密码）

6、，开锁后才能修改密码，修改功能为：输入旧密码，再输入新密码并二次确认（以防止误操作）。（3）报警、锁定键盘功能。密码输入错误数码管显示出现错误提示，若密码输入错误次数超过3次，蜂鸣器报警并且锁定键盘。（4）按下清零键，错误计数归零，不再报警并灯熄灭，恢复原始状态。26第二章系统方案选择第二章系统方案选择2.1设计方案的选择在本次设计中提出了两种方案：一种是用以74LS112双JK触发器构成的数字逻辑电路控制方案，还有一种是用VHDL语言编程方案。下面对这两种方案做分析。方案一：采用数字电路控制。其原理方框图如图2-1

7、所示。密码修改电路密码校验电路键盘输入报警次数检测锁定5分钟开锁电路执行电路限时报警市电供电电路电子切换开关蓄电池断电检测充电电路开门220V电源VCC图2-1数字密码锁电路方案采用数字密码锁电路的好处就是设计原理比较易懂。用以74LS112双JK触发器构成的数字逻辑电路作为密码锁的核心控制，共设了9个用户输入键，其中只有4个是有效的密码按键，其它的都是干扰按键，若按下干扰键，键盘输入电路自动清零，原先输入的密码无效，需要重新输入；如果用户输入密码的时间超过40秒（一般情况下，用户不会超过40秒，若用户觉得不便，还可

8、以修改）电路将报警80秒，若电路连续报警三次，电路将锁定键盘5分钟，防止他人的非法操作。电路由两大部分组成：密码锁电路和备用电源(UPS)，其中设置UPS电源是为了防止因为停电造成的密码锁电路失效，使用户免遭麻烦。26第二章系统方案选择密码锁电路包含：键盘输入、密码修改、密码检测、开锁电路、执行电路、报警电路、键盘输入次数锁定电路。方案二：采用