【文章內容簡介】 關,可以直接送入密碼鎖邏輯控制模塊 CEN2TRE。但由于它們是由按鍵產生的 ,其產生時刻和持續(xù)時間長短是隨機的 ,并且存在因開關簧片反彈引起的電平抖動現象。因此 ,必須在每個開關后面安排一個消抖和同步化電路模塊 XIAOPRO ,目的是保證系統能捕捉到輸入脈沖 ,同時 ,保證每按一次鍵只形成一個寬度固定的脈沖[3 ]。在 XIAOPRO模塊中 ,因為變量的賦值是直接的 ,立即生效的 ,它在某一時刻僅包含一個值 ,而信號的賦值是有一定附加時延的 ,故當時鐘脈沖下降沿到來時 ,變量tmp2 和 tmp3 在賦值語句執(zhí)行后立即分別得到新值: tmp1 的值和tmp2 的非值 ,而輸入信號a 經過一定時延賦值給信號 tmp1 ,實現了消除抖動并且同步的功能。用來描述輸入消抖同步電路功能的V HDL 語言程序如下:L IBRARY IEEE。USE IEEE. std_logic_1164. ALL 。ENTITY xiaopro ISPORT(a ,clk1 :in std_logic 。b :out std_logic) 。END xiaopro 。ARCHITECTURE xiao_arc OF xiaopro ISSIGNAL tmp1 : std_logic 。BEGINPROCESS(clk1 ,a)VARIABL E tmp3 ,tmp2 : std_logic 。BEGINIF clk1 ! event AND clk1 = ! 0 ! THENtmp1 = a 。tmp2 : = tmp1 。tmp3 : = not tmp2 。END IF 。b = tmp1 AND tmp3 AND clk1 。END PROCESS 。END xiao_arc 。 密碼鎖邏輯控制模塊密碼鎖控制電路組成：ELSIF DATA＿F（0） ＝＇1＇THEN －－開鎖控制信號有效IF REG＝ACC THEN －－密碼核對QA＜＝＇0＇ QB＜＝＇1＇；END IF；ELSIF ACC＝＂1000100010001000＂THENQA＜＝＇0＇； QB＜＝＇1＇；END IF；這段程序的作用是在按下*鍵時將輸入的密碼 （暫時寄存于 ACC中）跟已經存儲的密碼（REG中的密碼信息）進行對比，如果一樣，則密碼鎖開鎖。而在通過密碼驗證后可以按＃鍵重新設定密碼。在這里值得注意的是有一個密碼“8888”作為萬用密碼，也就是不論當前密碼是什么，只要輸入的密碼為“8888”則都可通過密碼鎖。模塊 CEN TRE 是整個設計的核心 ,它實現密碼鎖的邏輯功能。管理員有權在任何時候按動密碼初始化按鍵LC ,此時鎖內密碼設置為程序初始化密碼值(在本模塊程序中此值為 10010101) 。開鎖代碼為 8 位二進制數 ,當輸入代碼的位數和位值與鎖內給定的密碼一致 ,且按規(guī)定程序開鎖時 ,方可開鎖 ,并點亮開鎖指示燈 L T。否則 ,系統進入 “錯誤”狀態(tài) ,并發(fā)出報警信號。串行數字鎖的報警方式是點亮指示燈L F ,并使喇叭鳴叫 ,直到按下復位開關 ,報警才停止。此時 ,數字鎖又自動進入等待下一次開鎖的狀態(tài)。該 8 位串行電子密碼鎖設置 8 位二進制密碼 ,要求鎖內給定的密碼是可調的 ,且設置方便 ,保密性好。其具體操作分為輸入密碼和修改密碼兩部分。(1) 輸入密碼密碼鎖輸入電路： 密碼鎖輸入電路原件例化1）模塊外部信號端口CLK－1K：時鐘脈沖輸入端口KEY－IN：按鍵輸入端口CLK＿SCAN：鍵盤掃描序列 仿真時用DATA＿N：數字輸出端口DATA＿F：功能輸出端口FLAG＿N：數字輸入標志FLAG＿F：功能輸入標志EMLOCK：密碼鎖控制信號輸出端口DATA－BCD：按鍵顯示輸出端口2）模塊內部信號ACC：暫存鍵盤輸入信息REG：密碼存儲位置RR2：寄存器清零信號R1，R0：模塊內部信號，二者差分生成清零信號NC：移位寄存器QA，QB：上鎖、解鎖控制信號密碼輸入值的比較主要有兩部分 ,密碼位數和內容 ,任何一個條件不滿足 ,都不能打開鎖。若鎖內密碼為 “10010101” , K1 和 K0 置低電平 ,分別表示輸入 “1” 和 “0” 。輸入密碼前先進行復位操作 ,再按著從密碼最低位到最高位的順序依次正確輸入 1 01 0 1 0 0 1。若采用共陰極 L ED 接法 ,當輸入第 0位 “1” 后 ,八個二極管中相對應的二極管點亮(此時二極管指示燈 lamp =“10000000” ,輸入密碼信號shif t =“10000000” ) ,接著輸入第 1 位“0”(此時lamp =“11000000” ,shif t =“01000000” ) …… 依照順序 ,將 8 位二進制密碼全部正確輸入完畢后(此時amp =“11111111” ,shif t =“10010101” ) ,經檢驗 ,輸入的密碼 shif t 等于鎖內預先設置的密碼lock ,密碼鎖開啟信號L T置高電平,鎖開啟。同時,密碼修改控制信號LA 置高電平。若在輸入密碼的過程中 ,8 位二進制密碼出現一位或多位輸入錯誤 ,那么鎖不能開啟 ,同時 Alm置高電平 ,指示燈 L F 亮 ,發(fā)出報警信號 ,通知管理員。直到按下復位開關 ,報警才停止。此時 ,數字鎖又自動進入等待下一次開鎖的狀態(tài)。密碼鎖輸入電路主要程序：KEY＿DECODER：BLOCKSIGNALZ： STD＿LOGIC＿VECTOR（ 4 DOWNTO 0） －－按鍵位置BEGINPROCESS（CLK）BEGINZ＜＝C＿KEYBOARD ＆ C；IF CLK＇EVENT AND CLK＝＇1＇THENCASE Z ISWHEN＂11101＂＝＞N＜＝＂0000＂； －－0WHEN＂00011＂＝＞N＜＝＂0001＂； －－1WHEN＂00101＂＝＞N＜＝＂0010＂； －－2WHEN＂00110＂＝＞N＜＝＂0011＂； －－3WHEN＂01011＂＝＞N＜＝＂0100＂； －－4WHEN＂01101＂＝＞N＜＝＂0101＂； －－5WHEN＂01110＂＝＞N＜＝＂0110＂； －－6WHEN＂10011＂＝＞N＜＝＂0111＂； －－7WHEN＂10101＂＝＞N＜＝＂1000＂； －－8WHEN＂10110＂＝＞N＜＝＂1001＂； －－9WHEN OTHERS＝＞N＜＝＂1111＂；END CASE；END IF；IF CLK＇EVENT AND CLK＝＇1＇THENCASE Z ISWHEN＂11011＂＝＞F＜＝＂0100＂ ；－－* ＿LOCKWHEN＂11110＂＝＞F＜＝＂0001＂ ；－－＃＿UNLOCKWHEN OTHERS＝＞F＜＝＂1000＂；END CASE；END IF；END PROCESS；這段程序的作用是通過按鍵產生的信號進行譯碼，判斷按鍵是數字還是上鎖、解鎖控制信號。 (2)修改密碼為防止非管理員任意進行密碼修改 ,必須在正確輸入密碼后 ,才能重新設置密碼。輸入正確密碼后 ,鎖打開 ,同時 ,密碼修改控制信號LA 置高電平 ,就可直接進行修改密碼的操作。修改密碼實質就是用輸入的新密碼去取代原來的舊密碼。存儲新密碼時 ,輸入一位密碼 ,密碼位數加 1。若采用共陰極L ED 接法 ,與輸出引腳 lamp 相接的發(fā)光二極管由亮變暗。當輸入 8 位密碼后 ,8 只發(fā)光二極管全變暗。此時給 CL K一個低電平 ,新密碼產生。 密碼鎖顯示模塊密碼鎖顯示電路： 密碼鎖顯示電路原件例化模塊外部信號端口DATA－BCD:密碼信號輸入端口BLOCK:密碼鎖狀態(tài)信號顯示燈4 系統仿真當各個模塊分別編譯成功后，則創(chuàng)建一個個元件符號。再用圖形編輯器將各元件模塊組裝起來，這就是本設計中最頂層的圖形設計文件。頂層圖形設計文件 lock. gdf 如圖41所示，這個結構框圖說明了整個系統的外部輸入和輸出情況。為了獲得與目標器件對應的、 精確的時序仿真文件，在對文件編譯前必須選定最后實現本設計項目的目標器件，在Max + plus Ⅱ環(huán)境中我們選 Altera 公司的 FPGA ，然后選擇用于編程的目標芯片：選擇菜單 “Assign”→ “Device”，窗口中的 Device Family 是器件序列欄，先 在 此 欄 中 選 擇 ACEX1 K。為 了 選 擇EP1 K30 TC14423 器件，應將此欄下方標有“Showonly Fastest Speed Grades” 的勾消去，以便顯示出所有速度級別的器件。完成器件選擇后，按 O K，就可以進行編譯了。 頂層圖形設計文件編譯成功后進行仿真。首先建立波形文件。波形文件 lock. scf 建好并存盤后，選擇菜單 “Max +plusⅡ”→ “simulator”，啟動仿真操作，結束后觀察仿真波形。本設計中，仿真波形如圖42～圖44所示。當給初始密碼輸入信號 LC 一個低電平時，就將程序預先設定的密碼( “10010101” )裝入 lock 中，lock的值變?yōu)?95。按下 CLR 后，系統復位，處于輸入密碼狀態(tài)。輸入的開鎖密碼串行順序裝入 shif t 中，并用lamp 顯示輸入密碼的位數。密碼輸入完畢后，比較輸入的密碼 shif t 是否等于預先設定的密碼lock，若相等，鎖開啟。在圖42中可以看到 ， shif t 等于lock ( “95” ) ，8 位密碼輸入正確，開鎖指示燈亮，可以開鎖。由圖43可以看到，輸入密碼 shif t( “AA” )不等于設定密碼 lock ( “95” ) ，報警指示燈亮，Alm變?yōu)楦唠娖?，輸出報警信號。由圖44可以看出，當給 load一個低電平后，就可以進行修改密碼的操作了。將 8 位新密碼( “55” ) 輸入完，新密碼就自動裝入 load中，load值變成 “55”，密碼修改完畢。 輸入正確密碼波形