【正文】 結(jié)構(gòu)體結(jié)構(gòu)體是描述一個(gè)器件的內(nèi)部視圖，是次級(jí)設(shè)計(jì)單元。根據(jù)對(duì)一個(gè)器件設(shè)計(jì)由抽象到具體的過程，可把結(jié)構(gòu)體的描述方式分為三個(gè)層次：行為描述方式、寄存器傳輸描述方式（RTL）和結(jié)構(gòu)描述方式。VHDL語言中存在的庫大致有IEEE庫、STD庫、ASIC廠家提供的庫、用戶定義的庫和現(xiàn)行作業(yè)庫。使用庫中的包集合時(shí)，在打開庫后要用USE語句說明，例如：LIBRARY IEEE；USE ；配置配置語句從一個(gè)庫中為一個(gè)實(shí)體選擇一個(gè)特定的結(jié)構(gòu)體，是一種放在庫中的被編輯單元，并有相應(yīng)的配置名。VHDL的自上而下的設(shè)計(jì)方法不僅體現(xiàn)在它的基本結(jié)構(gòu)由描述外視特性的實(shí)體與描述內(nèi)視行為和結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體構(gòu)成，同一實(shí)體可以有一個(gè)以上的結(jié)構(gòu)體，以便設(shè)計(jì)方案的選擇，還體現(xiàn)在系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)過程的三個(gè)層次：行為級(jí)描述與仿真、RTL級(jí)描述與仿真、邏輯綜合與門級(jí)仿真。這三種仿真貫穿系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的全過程，從而可以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)早期發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的問題，與傳統(tǒng)的自下而上的后期仿真相比大大縮短系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期，并且利于方案的綜合評(píng)價(jià)與選取。（3）EDA實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用的EDA實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)，主要用于提供可編程邏輯器件的下載電路及EDA實(shí)驗(yàn)開發(fā)的外圍資源，供硬件驗(yàn)證用。顯然要使密碼鎖保密安全性高，NT應(yīng)盡可能大，使P趨于零，但NT越大，相應(yīng)電路越復(fù)雜，密碼的記憶與操作也越麻煩。此時(shí)p=1/2n則隨機(jī)開鎖試驗(yàn)期望成功的時(shí)間為：Tr=NTt/2n假定系統(tǒng)設(shè)計(jì)不考慮誤碼輸入的保護(hù)，密碼鎖在無保護(hù)的情況下使操作人員任意作隨機(jī)開鎖試驗(yàn)的時(shí)間為TEN，則：NTL=(2nTEN t)x，其中x為最低安全系數(shù)。編碼制式的選擇編碼制式應(yīng)根據(jù)NT的大小選取，可分為如下三種：（1）密碼的各位都可以重碼：NT1=ai；（2）密碼的非相鄰位可以重碼：NT2=a(a1)i；（3）密碼的任何一位都不能重碼：NT3=a(a1)……(ai+1)。本文設(shè)計(jì)的密碼鎖采用十進(jìn)制編碼，密碼各位允許重碼，為簡化電路設(shè)計(jì)，密碼鎖口令采用對(duì)串行脈沖計(jì)數(shù)的方式輸入。 方案的提出方案一：采用數(shù)字電路控制。通過以上比較顯然單片機(jī)方案有較大的活動(dòng)空間，不但能實(shí)現(xiàn)所要求的功能而且能在很大的程度上擴(kuò)展功能，而且還可以方便的對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，但是由于所學(xué)知識(shí)不能將其有效的應(yīng)用，現(xiàn)有環(huán)境不能滿足，而且單片機(jī)的密碼鎖有一定的不足之處，在運(yùn)行時(shí)程序有時(shí)會(huì)產(chǎn)生PC指針錯(cuò)誤，還有基于現(xiàn)在所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用，所以基于以上比較提出了第三種方案。（2）數(shù)碼清除：按下此鍵可清除前面所有的輸入值，清除為“0000”。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)描述本系統(tǒng)為一個(gè)簡潔型的電子密碼鎖，該系統(tǒng)以開發(fā)板為主要核心，采用4*4的鍵盤，前10個(gè)鍵為數(shù)字鍵，8個(gè)數(shù)碼管顯示密碼輸入，后面的按鍵實(shí)現(xiàn)電子密碼鎖的各個(gè)功能?？紤]種種因素主要是成本和使用壽命因素，本設(shè)計(jì)采用通用的數(shù)字機(jī)械式鍵盤。本設(shè)計(jì)分為三個(gè)大的功能模塊。開發(fā)板鍵盤具有低成本、可靠性高、構(gòu)成電路簡單、技術(shù)成熟和應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)，因此將其應(yīng)用到通用電子密碼鎖中還是比較適宜的。如，若選用七段數(shù)碼管顯示電路，主要將待顯示數(shù)據(jù)的BCD碼轉(zhuǎn)換成數(shù)碼器的七段顯示驅(qū)動(dòng)編碼。矩陣式鍵盤是一種常見的輸入裝置，在日常的生活中，矩陣式鍵盤在計(jì)算機(jī)、電話、手機(jī)、微波爐等各式電子產(chǎn)品上已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。34矩陣式鍵盤的面板配 行掃描信號(hào)、列按鍵輸入信號(hào)與按鍵位置的關(guān)系KY3~KY0111011101110110111011101101110111011011101110111KX2~KX0011101110011101110011101110011101110按鍵號(hào)123456789*0 時(shí)序產(chǎn)生電路本時(shí)序產(chǎn)生電路中使用了三種不同頻率的工作脈沖波形：系統(tǒng)時(shí)鐘脈沖（它是系統(tǒng)內(nèi)部所有時(shí)鐘脈沖的源頭，且其頻率最高）、彈跳消除取樣信號(hào)、鍵盤掃描信號(hào)。我們利用以上規(guī)律即可得到各種我們所需要頻率的信號(hào)或信號(hào)序列。 ( 仿真時(shí)用)鍵盤掃描序列DATA_N: OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0) 。 功能輸出標(biāo)志CLK_CTR: OUT STD_LOGIC。 彈跳現(xiàn)象產(chǎn)生錯(cuò)誤的抽樣結(jié)果 如果調(diào)整抽樣頻率，彈跳現(xiàn)象就可以獲得改善。 彈跳消除電路的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)原理圖 此處RS觸發(fā)器的前端連接和非門的處理原則是：ms。 RS觸發(fā)器真值表SRDOUT00不變101010消除抖動(dòng)模塊程序如下：LIBRARY IEEE。ENTITY DEBOUNCING ISPORT(D_IN, CLK: IN STD_LOGIC。 ARCHITECTURE ART OF DEBOUNCING ISCOMPONENT DCFQ ISPORT(CLK, CLRN, PRN, D: IN STD_LOGIC。 SIGNAL Q0, Q1 : STD_LOGIC 。 。 PROCESS (CLK)BEGINIF CLK39。 D1 = D0。 DD1 = D1。 D_OUT1 = NOT Q1 。 ENTITY DCFQ ISPORT(CLK, CLRN, PRN, D: IN STD_LOGIC。039。039。039。EVENT AND CLK=39。 END PROCESS 。掃描時(shí)依序分別掃描四列按鍵，當(dāng)掃描信號(hào)為1110時(shí)掃描KY3這一排按鍵；當(dāng)掃描信號(hào)為1101室，掃描KY2這一排按鍵；當(dāng)掃描信號(hào)為1011時(shí)，掃描KY1這一排按鍵；當(dāng)掃描信號(hào)為0111時(shí)，掃描KY0這一排按鍵。 1110110110110111 BEGINPROCESS (CLK_1K) IS BEGINIF CLK_1K39。 END IF。 仿真時(shí)用 C_KEYBOARD = Q(5 DOWNTO 4) 。 SEL = 1110 WHEN C_KEYBOARD=0 ELSE1101 WHEN C_KEYBOARD=1 ELSE1011 WHEN C_KEYBOARD=2 ELSE0111 WHEN C_KEYBOARD=3 ELSE1111。數(shù)字按鍵主要是用來輸入數(shù)字的，但是鍵盤所產(chǎn)生的輸出是無法直接拿來用作密碼鎖控制電路的輸入的，另外，不同的按鍵具有不同的功能，所以必須由鍵盤譯碼電路來規(guī)劃每個(gè)按鍵的輸出形式，以便執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。 IF CLK39。 0 WHEN 00011 = N = 0001 。 4 WHEN 01101 = N = 0101 。 8 WHEN 10110 = N = 1001 。鍵盤輸入模塊的實(shí)現(xiàn) 鍵盤輸入電路符號(hào)圖模塊外部信號(hào)端口：clk_1k：時(shí)鐘脈沖輸入端口，為系統(tǒng)提供工作的時(shí)鐘脈沖。data_f：功能輸出端口，為功能的輸出提供信號(hào)。kpos：按鍵位置，用于識(shí)別按鍵所在位置提供信號(hào)。fn，ff：數(shù)字、功能按鍵標(biāo)志值數(shù)字、功能按鍵。數(shù)字按鍵輸入的響應(yīng)控制（1）如果按下數(shù)字鍵，第一個(gè)數(shù)字會(huì)從顯示其的最右端開始顯示，此后每新按一個(gè)數(shù)字時(shí)，顯示器上的數(shù)字必須左移一個(gè)數(shù)碼管，以便將新的數(shù)字顯示出來。（2）激活電鎖鍵：按下此鍵時(shí)可將密碼鎖的門上鎖（上鎖前必須預(yù)先設(shè)定一個(gè)四位的數(shù)字密碼）。 控制電路LIBRARY(DATA_N:0)。STD_LOGIC_VECTOR(3FLAG_N:FLAG_F:CLK:0:(15ENDARCHITECTUREISSIGNAL(15ACC用于暫存鍵盤輸入的信息，REG用于存儲(chǔ)輸入的密碼SIGNALDOWNTORR2,QB:R1,BEGIN寄存器清零信號(hào)的產(chǎn)生進(jìn)程PROCESS(CLK)BEGINIFCLK=39。IF。NOT按鍵輸入數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、清零進(jìn)程KEYIN_PROCESSRST,=RST)39。ACC=FLAG_NNC=amp。NC1ENDPROCESSKEYIN_PROCESSBLOCK(CLK39。=THENIF39。ACC=39。DATA_F(0)= 密碼核對(duì)QA=139。ENDTHEN=139。ENDPROCESSLOCK_PROCESSQAEND對(duì)密碼控制電路模塊進(jìn)行時(shí)序仿真如下圖: FLAG_N為數(shù)字輸出標(biāo)志，高電平時(shí)確認(rèn)輸出數(shù)字，F(xiàn)LAG_F為功能輸出標(biāo)志，密碼控制模塊根據(jù)4位按鍵輸入在判斷其為功能輸入還是數(shù)字輸入后輸出16位BCD碼。flag_f：功能輸入標(biāo)志，用于識(shí)別功能是否輸入。mimain:密碼輸入標(biāo)志，用于提供密碼輸入信號(hào)。LED可單獨(dú)使用，也可組裝成分段式或點(diǎn)陣式LED顯示器件。同理，根據(jù)組成0~9這10個(gè)字形的要求可以列出8421BCD七段譯碼器的真值表。LED7S : OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0) ) 。WHEN 0010 = LED7S =1011011 。WHEN 0110 = LED7S =1111101 。WHEN 1010 = LED7S =1110111 。WHEN 1110 = LED7S =1111001 。END PROCESS 。5 系統(tǒng)仿真 系統(tǒng)的有關(guān)編譯與仿真在計(jì)算機(jī)輔助電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)出現(xiàn)以前，人們一直采用傳統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)方法來設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件。EDA(電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化)技術(shù)是90年代電子設(shè)計(jì)的最新技術(shù)，能使電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員在計(jì)算機(jī)上完成電路的設(shè)計(jì)、分析、仿真、指標(biāo)測試，直到印刷電路板的自動(dòng)化設(shè)計(jì)，它的出現(xiàn)給硬件電路設(shè)計(jì)帶來一次重大的變革。在Quartus ，我們需要建立一個(gè)工程，在工程中我們要把設(shè)計(jì)文件加入工程中；然后選擇仿真器和綜合器類型值得注意的是如果選擇默認(rèn)的“NONE”,表示選擇Quartus II軟件中自帶的仿真器和綜合器，結(jié)合自己的設(shè)計(jì)，在此我選擇默認(rèn)項(xiàng)“NONE”；最后選擇目標(biāo)芯片。 去抖模塊的仿真，由圖上可以看出，原來的彈跳現(xiàn)象經(jīng)過防抖電路處理后已經(jīng)清除了， 鍵盤輸入防抖電路的仿真結(jié)果圖 由圖中可以看出，鍵盤掃描出的信號(hào)彈跳現(xiàn)象可以得到改善。 密碼鎖控制電路的仿真：。設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于控制模塊的設(shè)計(jì)，因?yàn)榇四K是整個(gè)系統(tǒng)的核心，因此在這個(gè)模塊中花的時(shí)間也是最多的，在整體仿真中，能從仿真圖上看到功能的具體實(shí)現(xiàn)，但是仿真圖不能完全仿真顯示完所有的仿真結(jié)果，這個(gè)問題一直是比較困惑的，考慮許久，判定是時(shí)鐘信號(hào)給的不夠多造成后面無法完全顯示完成吧，可能還有一些問題沒考慮到吧，系統(tǒng)也存在一定的不足，由于時(shí)間上的限制和環(huán)境的限制，比如在顯示模塊做的比較簡單，還有報(bào)警模塊等，都沒真正的考慮完全，這些都有待以后提高。 感謝所有關(guān)心、支持、幫助過我的良師