基于VHDL的电子密码锁 - 图文

华南师范大学 课程设计实验报告

课程名称： 课程设计题目： 姓 名： 学院： 专 业： 年 级： 学 号：

可编程数字系统设计

电子密码锁

程硕

物理与电信工程学院

理综一班 2011 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； (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1

Xiao_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

c) 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，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。

v.

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。

vi.

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。

vii.

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

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