【正文】 電子密碼鎖設(shè)計(jì) 1 電子密碼鎖設(shè)計(jì) 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。 總體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 FPGA 硬件描述語言 EDA 電子密碼鎖設(shè)計(jì) 2 目錄 1 引言 ............................................................................................................................ 3 2 概述 ............................................................................................................................ 4 MAX+PLUSⅡ的概述 ......................................................................................... 4 設(shè)計(jì)輸入 ....................................................................................................... 5 設(shè)計(jì)處理 ....................................................................................................... 6 設(shè)計(jì)校驗(yàn) ....................................................................................................... 7 MAX+PLUS II 軟件的設(shè)計(jì)流程 ........................................................................ 8 語言簡介 ................................................................................................... 9 CPLD/FPGA ................................................................................................ 11 VHDL 的優(yōu)點(diǎn) .............................................................................................. 12 3 總體設(shè)計(jì) .................................................................................................................. 13 系統(tǒng)框圖 ............................................................................................................ 13 系統(tǒng)說明 ............................................................................................................ 14 系統(tǒng)原理 ..................................................................................................... 14 各部分作用 .................................................................................................. 14 總體電路說明 .................................................................................................... 18 總體電路圖 ................................................................................................. 18 總體原理說明 .............................................................................................. 19 4 單元電 路設(shè)計(jì) .......................................................................................................... 20 單元電路圖 ........................................................................................................ 20 原理說明 ............................................................................................................ 29 5 總結(jié) .......................................................................................................................... 31 設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn) .................................................................................................... 31 可以改進(jìn)的地方 ................................................................................................ 31 結(jié)語 .................................................................................................................... 31 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 33 致謝 ........................................................................................................ 34 電子密碼鎖設(shè)計(jì) 3 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 CPLD/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 44 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。 電子密碼鎖設(shè)計(jì) 4 2 概述 MAX+PLUSⅡ的 概述 Altera 公司的 MAX+PLUSⅡ開發(fā)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 Altera PLD 器件為核心的軟件開發(fā)工具。 MAX+PLUSⅡ是 Multiple Array Matrix and Programmable Logic User System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 版和 版均可安裝在WIN95 或 WIN98/2021 操作系統(tǒng)上，其中 版需 32MB 內(nèi)存、 1GB 以上硬盤， 版需 64MB 內(nèi)存、 2GB 以上硬盤。 MAX+PLUSⅡ的設(shè)計(jì)過程可用圖 21表示： 圖 21 MAX+PLUSⅡ設(shè)計(jì)流程圖 為使設(shè)計(jì)者快速掌握 MAX + PLUS II軟件的使用 ,我們首先介紹 MAX + PLUS II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