基于VHDL语言的8位数字密码锁设计

EDA 课程设计报告书课题名称基于 VHDL 语言的 8 位数字密码锁设计 姓 名 学 号 院 、 系 、部 专 业 指导教师 2016 年 6 月 20 日2014 级学生EDA 课程设计 23一、设计任务及要求：设计任务：设计一个具有能够修改、控制、扫描、显示密码的密码锁电路。要 求： 1： 数码输入：手动用 3 个拨码开关与 3 个按键设计三位密码的输入，并在显示器显示出该数值。2： 数码验证：开锁时输入密码后,拨动 RT 键使其为高电平，而 CHANGE为低电平检测，密码正确时开锁，输出 LOCKOPEN 灯灭，LOCKCLOSE 灯亮，表示开锁成功。3 ：错误显示：当密码输入错误时，LOCKOPEN 灯亮，LOCKCLOSE 灯灭，表示开锁失败。4 ：更改密码：当改变密码时，按下 CHANGE 键使其为高电平，而 RT 为低电平时，可改变密码。5： 密码清除：按下 REST 可清除前面的输入值，清除为“888”。指导教师签名： 2016 年 月 日 二、指导教师评语：指导教师签名： 2016 年 月 日 三、成绩指导教师签名： 2016 年 月 日 4基于 VHDL语言的 8位数字密码锁设计1 设计目的（1）熟悉集成电路的引脚安排。（2）掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。（3）了解面包板结构及其接线方法。（4）了解电子密码锁的组成及工作原理。（5）熟悉电子密码锁的设计与制作。2设计方案电子密码锁，主要由三部分组成：密码输入电路、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，可选用的方案有拨码与按键来控制输入和触摸式键盘输入等多种。拨码与按键和触摸式 4*4 键盘相比简单方便而且成本低，构成的电路简单，本设计中采用拨码与按键来作为该设计的输入设备。数字电子密码锁的显示信息电路可采用 LED 数码显示管和液晶屏显示两种。液晶显示具有高速显示、可靠性高、易于扩展和升级的特点，但是普通的液晶存在亮度低、对复杂环境适应能力差的特点，但是在本设计中任然使用 LED 数码管。根据以上选定的输入设备与与显示器件，并考虑到现实各项密码锁功能的具体要求，与系统的设计要求，系统设计采用自顶向下的设计方案。整个密码锁系统的总体总体框图如图 2.1 所示。5拨码与按键 单脉冲控制 输入译码BCD 七段译码显示电路图 2.1 电子密码锁系统总体框图3功能模块3.1 输入模块3.1.1功能介绍输入时有三个拨码键控制输入，每个拨码各控制一位密码，对于其中一个拨码键每拨一次码按一次按键，表示输入一位，当输入四位时输出一位数，用“888”作为初始密码。控制模块寄存器与清零信号发生电路 数值比较器开/关锁电路三选一选择器扫描电路LED 灯显示模块输入模块63.1.2 输入模块与仿真图形单脉冲控制如图 3.1 如下图图 3.1上图为单脉冲控制输入，当 M 给一上升沿信号将在 PUL 输出一位与之对应的高或低电平。四位串行输入并行输出寄存器如下图 3.27图 3.2上图为 4 为串行输入并行输出寄存器，它由 4 个 D 触发组成，当 reset 为高电平时，每给一脉冲输入数据将向右移一位二值代码，它能同时复位。3.1.3程序的输入在文本区内输入程序，程序如下： 单脉冲信号控制puls.vhdLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY puls ISPORT (PUL,M:IN STD_LOGIC;Q:OUT STD_LOGIC);END puls;ARCHITECTURE BEHAVE OF puls ISSIGNAL TEMP:STD_LOGIC;BEGINPROCESS(M)BEGINIF MEVENT AND M=1 THENIF PUL=1 THEN TEMP0);ELSEif clkevent and clk=1 thenq(3):=q(2);q(2):=q(1);q(1):=q(0);q(0):=din;END IF;END IF;qout=q;END PROCESS;END architecture act;3.2 控制模块3.2.1功能介绍开锁时输入密码后,拨动 RT 键使其为高电平，而 CHANGE 为低电平检测，密码正确时开锁，输出 LOCKOPEN 灯灭，LOCKCLOSE 灯亮，表示开锁成功。当密码输入错误时，LOCKOPEN 灯亮，LOCKCLOSE 灯灭，表示开锁失败。当改变密码时，按下 CHANGE 键使其为高电平，而 RT 为低电平时，可改变密码。按下 REST 可清除前面的输入值，清除为“888”。3.2.2控制模块与仿真图形输入译码器图 3.3，如下图9图 3.3上图为译码器将 4 位二值代码转化成 BCD 码从“0000”“1001”表示09。表 3-1 输入译码的真值表输入 输出D C B A Y1 Y2 Y3 Y4 字形0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 1 0 0 0 1 10 0 1 0 0 0 1 0 20 0 1 1 0 0 1 1 30 1 0 0 0 1 0 0 40 1 0 1 0 1 0 1 5 0 1 1 0 0 1 1 0 60 1 1 1 0 1 1 1 7 1 0 0 0 1 0 0 0 8 1 0 0 1 1 0 0 1 9表 3-1总功能控制模块图 3.4，如下图10图 3.4当 CHANGE 为高电平且 rt 为低电平时开始输入密码这时 lockopen 为高电平，而 lockclose 为低电平，当 rt 为高电平，change 为低电平时