《EDA技术及应用实践》课程设计报告.doc

EDA技术及应用实践课程设计报告目录1电子密码锁整体设计.3 1.1 设计要求.31.2 设计思路.3 1.2.1输入模块.3 1.2.2控制模块.31.3设计结构总图.41.4整体设计的仿真结果.52、各个功能模块的设计.62.1按键输入模块.62.1.1按键输入与对应的编码输出之间的关系.6 2.1.2输入模块程序.7 2.1.3输入模块仿真结果.8 2.1.4生成元件.8 2.2系统控制模块.9 2.2.1控制模块程序.10 2.2.2控制模块仿真结果.13 2.2.3生成元件.133、下载与硬件测试.144、课程设计感想.145、参考文献.15电子密码锁设计随着人们生活水平的提高，如何实现家庭防盗这一问题也变的尤其的突出，传统的机械锁由于其构造的简单，被撬的事件屡见不鲜，电子锁由于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的青睐。本次课程设计采用VHDL语言，利用Maxplus软件完成相应的电子密码锁功能设计。1、电子密码锁整体设计1.1设计要求：设计一个电子密码锁，在锁开的状态下输入密码，密码共4位，用数据开关K1K10分别代表数字1、2、9、0，输入的密码用数码管显示，最后输入的密码显示在最右边的数码管上，即每输入一位数，密码在数码管上的显示左移一位。可删除输入的数字，删除的是最后输入的数字，每删除一位，密码在数码管的显示右移一位，并在左边空出的位上补充“0”。用一位输出电平的状态代表锁的开闭状态。为保证密码锁主人能打开密码锁，设置一个万能密码，在主人忘记密码时使用。1.2设计思路：总的来说，设计成2个模块，即输入模块，控制模块，最后显示管静态显示。1.2.1输入模块：在输入模块，我是用时钟脉冲clk来控制什么时候输入一位密码，即每来一个上升沿，输入一个数，且输入的数只在上升沿到来时有效，在其他时候视为无效。如果clk信号为系统设置的，那么很难做到自己输入密码的频率能与clk信号同步，因此本设计决定将clk信号设为手动，即输入好一位密码后，让clk信号由0到1，则该密码输入成功。1.2.2控制模块：在密码控制模块中，主要实现以下功能：每输入一位数，数码管左移一位，设置删除信号back，每按一次，删除最后输入的数字，密码在数码管显示右移一位，左边空处0。设置密码确认信号set，在四位密码输入完毕后，按下set，则密码被送到寄存器锁存，比较器模块得到数据A，同时密码显示电路清零。设置密码锁状态显示信号lock。Lock=0表示锁未开，lock=1表示锁开，设置关锁信号close，当密码送到寄存器模块锁存后，按下close，则lock=0。设置密码检验信号compare ，在lock=0下从数据开关输入四位开锁数据，按下compare，则开锁数码送寄存器锁存，数据比较模块得到数据B，若A=B，则触发器被置”1”。1.3设计结构总图：图1（G1模块表示输入模块，G2表示控制模块）1.4整体设计的仿真结果如下图2、各个功能模块的设计2.1按键输入模块：2.1.1按键输入与对应的编码输出之间的关系如表2-1所示表2-1 按键编码按键输入编码输出对应的数字0000000001000110000000010001020000000100001130000001000010040000010000010150000100000011060001000000011170010000000100080100000000100191000000000000002.1.2输入模块程序：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_unsigned.all;entity g1 isport( data:in std_logic_vector(9 downto 0);clk:in std_logic; dout:out std_logic_vector(3 downto 0); end g1;architecture at of g1 is signal temp:std_logic_vector(3 downto 0);beginprocess(clk)beginif clkevent and clk=1 thencase data is when 0000000001=temptemptemptemptemptemptemptemptemptemptemp=1111;end case;end if;end process;dout=temp; end at;2.1.3输入模块仿真结果：2.1.4选择FILE中creat default symbol选项创建元件符号如下：2.2系统控制模块密码锁的控制电路是整个电路的控制中心。设置set为密码设置端口，compare为密码检验端口，close为关锁端口，back为删除密码端口，clk1时钟输入端口，db3.0为3位数字输入端口，sout15.0为16位输出端口，lock密码锁状态显示端口。在此电路中每输一位数，密码在数码管上左移一位。设置删除密码back，每按下一次back，删除最后输入的数字，左边空处补0。设置密码确认信号set，当四位密码输入完毕，按下set，设置的密码被存储。设置密码锁状态信号lock, lock=0表示锁未开，lock=1表示锁开。设置关锁信号close，按下close，则锁关闭。设置密码检验信号compare,在lock=0下从数据开关输入四位开锁数字，按下compare，若数据等于设置的密码或万能密码，则lock=1。模块程序流程图如图：2.2.1控制部分程序：library ieee; use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all; entity g2 isport( set,compare,close,back,clk:in std_logic; db:in std_logic_vector(3 downto 0);dout:out std_logic_vector(15 downto 0); lock:out std_logic); end g2; architecture aa of g2 is signal ch:std_logic; beginprocess(clk,db) variable lock1:std_logic;variable mima:std_logic_vector(15 downto 0);variable temp1,temp2,temp3,temp4:std_logic_vector(3 downto 0);begin ch=not(db(0) and db(1) and db(2) and db(3); lock1:=0;if clkevent and clk=1 then if ch=1 then temp4:=temp3; temp3:=temp2; temp2:=temp1; temp1:=db;end if; if back=1 then temp1:=temp2; temp2:=temp3;temp3:=temp4;temp4:=0000; lock1:=0; end if; if set=1 then mima:=temp4&temp3&temp2&temp1; lock1:=0; end if; if compare=1 then if mima=temp4&temp3&temp2&temp1 then lock1:=1; elsif temp4=1000 and temp3=1000 and temp2=1000 and temp1=1000 then lock1:=1; end if; end if; if close =1 thenlock1:=0; temp1:=0000;temp2:=0000;temp3:=0000;temp4:=0000; end if;end if;dout=temp4&temp3&temp2&temp1;lock=lock1;end process;end aa;2.2.2控制模块仿真结果：2.2.3选择FILE中creat default symbol选项创建元件符号如下：3、下载与硬件测试：根据实验箱实际逻辑器件选择“Assign”|“Device”|“MAX7000S”|“EPM7128SLC84-6”/【“Assign”|“Device”|“FLEX10K”|“EPF10K10LC84-3”】/【“Assign”|“Device”|“FLEX10KA”|“EPF30AQC208-1”】，并根据下载板上的标识对管脚进行配置。然后下载，进行硬件测试，检验结果是否正确。我选择的是“Assign”|“Device”|“FLEX10K”|“EPF10K10LC84-3”，管脚安排如下：KEY0：K0 KEY1：K2 KEY2：K2 KEY3：K4KEY4：K5 KEY5：K6 KEY:6：K7 KEY7：K8KEY8：K9 KEY9：K10SET:：K11 CLOSE：K12 BACK：K13CLK1：K14 COMPARE：K15 LOCK：L4其显示的方式为静态显示，一次性直接显示4位密码，这与动态显示的原理有较大的不同。本次硬件测试的结果正确。4、课程设计感想：做课程设计的第一天，我们在网上找了一些资料，了解了整体的设计思路后，我们决定根据自己的理解以及网上和参考资料上提供的一些思路，自己编写程序。经过两天的努力，我们终于写好了自己的程序。可是辛苦写出的程序却漏洞百出，一开始由于编写程序时的粗心大意，以及一些编程方法不懂，导致程序编译出现很多错误，经过翻阅资料，我们进行了修改，最后虽然程序编译没啥问题了，可是仿真波形却不对。不管怎么找错，我们都觉得自己的程序没有问题，所以不知道怎么修改。问了很多同学，他们也各自有各自的一些见解，面对他们不统一的说法，我们也不知到底怎么做好。于是请教了老师，在老师的点拨下，我们终于有了自己的思路，于是修改好了自己的程序。最后通过仿真下载后，准确无误。这次课程设计让我受益匪浅。它给了我们一个将所学理论灵活运用的机会，让我知道光学习理论知识是远远不够的，要将所学运用于实践，否则所学理论就是徒劳的。除此之外，它也让我深刻体会到EDA编程的思想，也增加了我好好扎实学习的决心，因为学的踏实，才更会灵活运用，也让我明白求学不仅需要认真、踏实、严谨、细心、耐心的态