學(xué)士學(xué)位論文--電子密碼鎖設(shè)計(jì).doc

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1、摘要：本課題設(shè)計(jì)的主要是基于CPLD/FPGA來實(shí)現(xiàn)電子密碼鎖的設(shè)計(jì)，主要包括輸入、控制和輸出三大模塊。其中輸出部分由顯示緩沖器、多路選通器、顯示模塊、時(shí)鐘發(fā)生器、掃描信號(hào)發(fā)生器組成。顯示緩存器是一個(gè)存儲(chǔ)量為16位的寄存器，它用于存儲(chǔ)LED顯示的內(nèi)容。多路選通器用于從顯示緩存器中選擇出某一個(gè)LED的內(nèi)容用于顯示。掃描信號(hào)用于選擇片選信號(hào)，片選信號(hào)依次并循環(huán)地選通各個(gè)LED管時(shí)鐘發(fā)生器，通過對(duì)全局時(shí)鐘的分頻得到掃描模塊所需的時(shí)鐘。顯示模塊由七段譯碼器和七段顯示器組成?？傮w上輸出部分電路的設(shè)計(jì)都是基于VHDL語言來實(shí)現(xiàn)的。關(guān)鍵詞：電子密碼鎖

2、FPGA硬件描述語言EDA-34-目錄1引言22概述42.1MAX+PLUSⅡ的概述42.1.1設(shè)計(jì)輸入52.1.2設(shè)計(jì)處理62.1.3設(shè)計(jì)校驗(yàn)72.2MAX+PLUSII軟件的設(shè)計(jì)流程82.3VHDL語言簡介92.3.1CPLD/FPGA112.3.2VHDL的優(yōu)點(diǎn)123總體設(shè)計(jì)133.1系統(tǒng)框圖133.2系統(tǒng)說明143.2.1系統(tǒng)原理143.2.2各部分作用153.3總體電路說明183.3.1總體電路圖183.3.2總體原理說明194單元電路設(shè)計(jì)204.1單元電路圖204.2原理說明305總結(jié)325.1設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)325.2可以改進(jìn)

3、的地方325.3結(jié)語32參考文獻(xiàn)34致謝35-34-1引言隨著人們生活水平的提高和安全意識(shí)的加強(qiáng)，對(duì)安全的要求也就越來越高。鎖自古以來就是把守護(hù)門的鐵將軍，人們對(duì)它要求甚高，既要安全可靠的防盜，又要使用方便，這也是制鎖者長期以來研制的主題。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，各類電子產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生，電子密碼鎖就是其中之一。據(jù)有關(guān)資料介紹，電子密碼鎖的研究從20世紀(jì)30年代就開始了，在一些特殊場所早就有所應(yīng)用。這種鎖是通過鍵盤輸入一組密碼完成開鎖過程。研究這種鎖的初衷，就是為提高鎖的安全性。由于電子鎖的密鑰量（密碼量）極大，可以與機(jī)械鎖配合使用，并且可以避

4、免因鑰匙被仿制而留下安全隱患。電子鎖只需記住一組密碼，無需攜帶金屬鑰匙，免除了人們攜帶金屬鑰匙的煩惱，而被越來越多的人所欣賞。電子鎖的種類繁多，例如數(shù)碼鎖，指紋鎖，磁卡鎖，IC卡鎖，生物鎖等。但較實(shí)用的還是按鍵式電子密碼鎖。目前使用的電子密碼鎖大部分是基于單片機(jī)技術(shù)，以單片機(jī)為主要器件，其編碼器與解碼器的生成為軟件方式。在實(shí)際應(yīng)用中，由于程序容易跑飛，系統(tǒng)的可靠性能較差?；诂F(xiàn)場可編程邏輯門陣列FPGA器件的電子密碼鎖，用FPGA器件構(gòu)造系統(tǒng)，所有算法完全由硬件電路來實(shí)現(xiàn)，使得系統(tǒng)的工作可靠性大為提高。本課題設(shè)計(jì)的電子密碼鎖是基于CPL

5、D/FPGA。電子密碼鎖主要由輸入部分，控制部分和輸出部分組成。其中輸入部分包括4×4矩陣鍵盤、彈跳消除電路、鍵盤譯碼電路、鍵盤掃描電路；控制部分包括按鍵存儲(chǔ)電路、密碼存儲(chǔ)電路、比較電路；輸出部分包括多路選通器、七段譯碼器、掃描信號(hào)發(fā)生器。該密碼鎖具有密碼輸入、密碼清除、密碼激活、電鎖解除和密碼更改等功能,用一片復(fù)雜可編程邏輯芯片CPLD實(shí)現(xiàn)，因此它體積小、功耗低、價(jià)格便宜，維護(hù)和升級(jí)都十分方便，具有較好的應(yīng)用前景主要應(yīng)用有：汽車鎖，門鎖，保險(xiǎn)柜，倉庫。-34-2概述2.1MAX+PLUSⅡ的概述Altera公司的MAX+PLUSⅡ開發(fā)

6、系統(tǒng)是一個(gè)完全集成化、易學(xué)易用的可編程邏輯器件軟件設(shè)計(jì)環(huán)境，可以在多種平臺(tái)上運(yùn)行，具有操作靈活、支持器件多、設(shè)計(jì)輸入方法靈活多變的特點(diǎn)，是用戶設(shè)計(jì)、開發(fā)以AlteraPLD器件為核心的軟件開發(fā)工具。MAX+PLUSⅡ是MultipleArrayMatrixandProgrammableLogicUserSystem的縮寫，軟件版本分基本版、商業(yè)版和學(xué)生版，學(xué)生版軟件在功能上與商業(yè)版類似，僅在可使用的芯片上受到限制。MAX+PLUSⅡ的9.x版和10.x版均可安裝在WIN95或WIN98/2000操作系統(tǒng)上，其中9.x版需32MB內(nèi)存、1

7、GB以上硬盤，10.x版需64MB內(nèi)存、2GB以上硬盤。MAX+PLUSⅡ的設(shè)計(jì)過程可用圖2-1表示：設(shè)計(jì)輸入項(xiàng)目編譯功能時(shí)序仿真項(xiàng)目校正編程/配置（可以使用原理圖或文本輸入設(shè)計(jì)要求）（用于檢驗(yàn)設(shè)計(jì)輸入是否正確）（用于檢驗(yàn)所設(shè)計(jì)的電路功能是否符合設(shè)計(jì)要求）（將正確的設(shè)計(jì)通過計(jì)算機(jī)下載到硬件電路上，使其具有與設(shè)計(jì)電路相符的邏輯功能）圖2-1MAX+PLUSⅡ設(shè)計(jì)流程圖為使設(shè)計(jì)者快速掌握MAX+PLUSII軟件的使用,我們首先介紹MAX+PLUSII-34-軟件的設(shè)計(jì)流程，它是由設(shè)計(jì)輸入、設(shè)計(jì)處理、設(shè)計(jì)校驗(yàn)和器件編程四部分組成的。2.1.1

8、設(shè)計(jì)輸入MAX+PLUSII軟件的設(shè)計(jì)輸入方法有多種多樣，主要包括文本輸入方式、原理圖設(shè)計(jì)輸入方式、波形設(shè)計(jì)輸入方式、層次設(shè)計(jì)輸入方式和低層設(shè)計(jì)輸入方式。另外還可以利用第三方EDA工具生成的網(wǎng)絡(luò)表文件輸入。