【文章內(nèi)容簡介】 24 彈跳消除電路的功能圖 實(shí)體描述 Entity 系統(tǒng)輸入信號(hào) D_in:：彈跳消抖電路的輸入； Clk ：提供彈跳消抖電路的時(shí)鐘信號(hào)； 系統(tǒng)輸出信號(hào) D_out:：彈跳消抖電路的的輸出； 鍵盤譯碼電路和按鍵標(biāo)志產(chǎn)生電路 鍵盤譯碼電路是從 kx3kx0 和 ky3ky0信號(hào)中譯碼出按鍵鍵值的電路，它的真值表如表 1。 1 所示。按鍵標(biāo)志產(chǎn) 生電路是產(chǎn)生按鍵標(biāo)志信號(hào)的電路。由于這兩個(gè)電路關(guān)系緊密，因此放入同一個(gè)模塊中實(shí)現(xiàn)。其外部接口如圖 1。 3 所示。其中 clk_1k為全局時(shí)鐘信號(hào)，它是由 FPGA 芯片的外部晶振給出的。 Clk_1k 在系統(tǒng)中的頻率是最高的，其它時(shí)鐘都由它分頻產(chǎn)生。 Ky[3..0]為鍵盤掃描信號(hào)，kx[3..0]為鍵盤輸入信號(hào)， data_n、 data_f 為鍵值（代表按鍵所在位置）， ff表示有一個(gè)功能按鍵被按下，每發(fā)生一次按鍵動(dòng)作， ff 就輸出一個(gè)寬度為全局時(shí)鐘的正脈沖。 fn 表示有一個(gè)數(shù)字按鍵被按下，每發(fā)生一次按鍵動(dòng)作， fn 就輸出一個(gè)寬度為 全局時(shí)鐘的正脈沖。該信號(hào)用于與其他模塊握手，負(fù)責(zé)通知其他模塊鍵盤上有按鍵發(fā)生。其他模塊當(dāng)知曉 fn 或 ff 有效時(shí)，可以讀取鍵值。其功能圖如圖 25 所示 8 圖 25 鍵盤譯碼電路和按鍵標(biāo)志產(chǎn)生電路功能圖 實(shí)體描述 : Entity 系統(tǒng)輸入信號(hào)： Ky[30]：鍵盤輸入信號(hào)； Kx[30]： 鍵盤掃描信號(hào)，與鍵盤掃描電路中 c_diskey[30]的相連； Clk：譯碼電路時(shí)鐘信號(hào)； 系統(tǒng)輸出信號(hào)： Data_n：系統(tǒng)輸出數(shù)字鍵值（也代表該按鍵所在位置）； Data_f：系統(tǒng)輸出功能 鍵鍵值（也能代表該按鍵所在位置）； fn：表示有一個(gè)數(shù)字鍵按鍵被按下，每發(fā)生一次按鍵動(dòng)作， fn 就輸出一個(gè)正脈沖； ff：表明按鍵是否為功能（功能鍵為 set 、 clear 、 lock 和 back 鍵）。當(dāng)按鍵是功能鍵時(shí)， ff為高電平，否則為低電平 密碼鎖控制電路 密碼鎖控制電路原理 密碼鎖的控制電路是整個(gè)電路的控制中心，主要由數(shù)字比較器、寄存器等組成。主要完成對(duì)鍵盤上每個(gè)按鍵的響應(yīng)控制（包括 10 個(gè)數(shù)字按鍵和 4 個(gè)功能按鍵），當(dāng)有鍵按下時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)譯碼所得數(shù)字，判斷出按下的是功能鍵還是數(shù)字鍵，如是功 能鍵，則執(zhí)行相應(yīng)鍵的功能。 1 對(duì)數(shù)字輸入的響應(yīng)控制 如果按下數(shù)字鍵，第一個(gè)數(shù)字會(huì)從顯示器的最右端開始顯示，此后每新按下一個(gè)數(shù)字，顯示器上的數(shù)字必須左移一格，以顯示新輸入的數(shù)字。當(dāng)需要更改輸 9 入的數(shù)字時(shí)，可以按倒退鍵（ back）來清除前一個(gè)輸入的數(shù)字，或者按清除鍵清除所有的輸入數(shù)字。 由于這里設(shè)計(jì)的是一個(gè)四位的電子密碼鎖，所以當(dāng)輸入的數(shù)字超過四個(gè)時(shí)，電路將無任何反應(yīng)，而且不再顯示第四個(gè)以后輸入的數(shù)字。 2． 對(duì)功能鍵輸入的響應(yīng)控制 （ 1） 清除鍵（ clea）：此鍵有效時(shí)，清除所有的輸入數(shù)字，即做清零操作。 （ 2） 刪除鍵（ back）：此鍵有效時(shí)，數(shù)字右移，并且每按一次，右移一位。 （ 3） 激活電鎖鍵（ set） ：此鍵有效時(shí)，將密碼鎖的門上鎖。 （ 4） 解除電鎖鍵（ lock）：此鍵有效時(shí)，檢查輸入的密碼是否正確，若正確則開門。 密碼鎖控制電路功能圖如圖 26 圖 26 密碼鎖控制電路功能圖 實(shí)體描述 Entity 系統(tǒng)輸入信號(hào) Data_n:數(shù)字輸入信號(hào)； Data_f:功能輸入信號(hào)； Flag_n:數(shù)字輸入信號(hào)標(biāo)志； Flag_f:功能鍵輸入信號(hào)標(biāo)志； Clk:控制電路時(shí)鐘信號(hào)； 系統(tǒng)輸 出信號(hào) Enlock:開鎖輸出信號(hào) ,當(dāng)比較器確認(rèn)輸入的密碼正確時(shí) ,電路輸出一個(gè)高電 10 平 ,使得門鎖打開； Data_bcd[150]:四位密碼輸出信號(hào) ,即用戶輸入的密碼，它輸入顯示電路，并通過數(shù)碼管顯示出來。 密碼鎖顯示電路 顯示電路原理 LED（ Light Emiting Diode）顯示器由七個(gè)發(fā)光二極管組成，稱七段 LED 顯示器，排列形狀如圖 27（ a） 所示。此外，顯示器中還有一個(gè)圓點(diǎn)發(fā)光二極管（ dp），用于顯示小數(shù)點(diǎn)。通過七段發(fā)光二極管亮暗的不同組合，可以顯示多種數(shù)字（ 0～9），字 母（ a～ f、 A～ F）及其它符號(hào)。 LED 顯示器中的發(fā)光二極管共有兩種連接方法： （ 1）共陰 極接法： 各發(fā)光二極管的陰極連接在一起，接到數(shù)碼管的位控端（公共端），再接地；各發(fā)光二極管的陽極分別連接到數(shù)碼管的段控端（ a～ g、 dp），如圖 27（ b）。 （ 2）共陽 極接法 ：各發(fā)光二極管的陽極連接在一起，接到數(shù)碼管的位控端（公共端），再接 +5V；各發(fā)光二極管的陰極分別連接到數(shù)碼管的段控端（ a～ g、dp）， 27（ c） 為了顯示數(shù)字或符號(hào)，要為 LED 顯示器提供代碼，由于這些代碼是為顯示字形的，因此稱之為字形代碼 ，具體字形代碼這里不作介紹。請(qǐng)參考有關(guān)資料。 agdfe cb1 0 9 8 7 6gfG N Da bedG N Dcd p1 2 3 4 5VDVD+ 5 V( a )( b )( c )d pbacdefgd pabcdefgd pG N D 圖 27 LED數(shù)碼管示意圖 LED 顯示方式有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種方式 ， 使用靜態(tài)顯示方式時(shí)， LED顯示器各位數(shù)碼管的位控線（公共端）連接在一起并接地（共陰極）或 +5V（共 11 陽極）；各位數(shù)碼管的段選線（ a～ dp）分別與一８位的鎖存器輸出相連， LED靜態(tài)顯示方式中，顯示器的各位相互獨(dú)立 ，故其占用 I/O 口線較多（如圖 28）；使用動(dòng)態(tài) 顯示方式時(shí)，將 LED 顯示器各位數(shù)碼管的所有段控端（ a～ dp）相應(yīng)地并聯(lián)在一起 ，由一個(gè)８位 I/O 口控制，形成段選線多路復(fù)用，而各位數(shù)碼管的共陽極或共陰極要分別由相應(yīng)的 I/O 口線控制 （如圖 29） ，實(shí)現(xiàn)各位的分時(shí)選通。由于各位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)，段選碼的輸出對(duì)各位數(shù)碼管的來說都是相同的。因此，同一時(shí)刻，如果各位的位選線都處于選通狀態(tài)的話， 4 位 LED 將顯示相同的字符 。 若需要各位數(shù)碼管顯示出與本位相應(yīng)的顯示字符，就必須采用掃描顯示方式，即在某一時(shí)刻，只讓某一位數(shù)碼管的位選線處于選通狀態(tài)，而其它各位數(shù)碼管的位選線處于關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)，段選線上輸出相應(yīng)位要顯示字符的字型碼。這樣，在同一時(shí)刻， 4 位 LED 中只有選通的那一位數(shù)碼管顯示出字符，而其它各位數(shù)碼管則是熄滅的，如此循環(huán)下去，就可以使各位數(shù)碼管顯示出將要顯示的字符 ，其優(yōu)點(diǎn)是占用的 I/O 口線較少 。 （ a） (b) 圖 28 數(shù)碼管靜態(tài)顯示示意圖 (a) 四位 LED數(shù)碼管共陽極工作方式 （ b） 四位 LED數(shù)碼管共陰極工作方式 5 VC3C2C1C0LED3LED0LED1LED2a ～ dpI / O 3( 0 ～ 7 )a ～ dpa ～ dpa ～ dpI / O 0( 0 ～ 7 )I / O 1( 0 ～ 7 )I / O 2( 0 ～ 7 )C3C2C1C0LED3LED0LED1LED2a ～ dpI / O 3( 0 ～ 7 )a ～ dpa ～ dpa ～ dpI / O 0( 0 ～ 7 )I / O 1( 0 ～ 7 )I / O 2( 0 ～ 7 ) 12 L E D 3 L E D 0L E D 1L E D 2C 0C 1C 2C 3I 0I 1I 3I 2I 4I 5I 6I 7 圖 29 四位 LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示方式 顯示電路功能圖 在本設(shè)計(jì)中我們采用四位 LED 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示方式，數(shù)碼管接法如圖 25所示，其顯示電路功能圖如圖 210 所示 圖 210 顯示電路功能圖 其中 CTRLED 為顯示控制模塊， LED4 模塊為譯碼模塊。 顯示控制模塊實(shí)體描述如下 Entity 系統(tǒng)輸入信號(hào)： CLK：為顯示模塊時(shí)鐘信號(hào)； DAT_BCD[15..0]:為鍵盤輸入的四位數(shù)字密碼 。 系統(tǒng)輸出信號(hào) : SEL[3..0]:輸出為數(shù)碼管的 位 控信號(hào)； LEDS[3..0]:輸出數(shù)碼管的一位顯示，與譯碼模塊的 A[3..0]相接。 譯碼模塊實(shí)體描述如下 Entity 13 系統(tǒng)輸入信號(hào)： A[3..0]：輸入數(shù)碼管要顯示的 數(shù)； LEDS[6..0]:輸出數(shù)碼管的 7 段編碼； 14 第 3 章 密碼鎖外圍電路 密碼鎖的系統(tǒng)時(shí)鐘產(chǎn)生電路 如圖 31 所示為 CMOS 反相器組成的并聯(lián)多諧振蕩器。 R1 為反饋電阻，用以使 U1A 工作在靜態(tài)電壓傳輸特性的轉(zhuǎn)折區(qū)， R1 值通常取 5～ 10MΩ。反饋系數(shù)取決 C1 與 C2的比值， C1 還可微調(diào)振蕩頻率。 石英振蕩器可輸出振蕩頻率很穩(wěn)定的信號(hào)，但輸出波形不太好，因此 U1A輸出需加反相器 U1B，用以改善輸出小型的前沿和后沿。 圖 31信號(hào)發(fā)生電路 密碼鎖的機(jī)械制動(dòng)開關(guān)門鎖電路 圖 32 為密碼鎖的機(jī)械制動(dòng)開關(guān)門鎖電路。它的負(fù)載是一個(gè)繼電器或（電磁閥）線圈，當(dāng)輸入低電平時(shí)，三極管截止，繼電器或（電磁閥）線圈中無電流通過；當(dāng)輸入高電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，繼電器吸合，電鎖制動(dòng)端閉合，從而使電鎖打開。 D1 起保護(hù)繼電器的作用。 圖 32 密碼鎖的機(jī)械制動(dòng)開關(guān)門鎖電路 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 2 2 M a y 2 00 7 S he e t o f F i l e : F : \ m y d e s i gn \ P C B 圖 \ M yD e s i gn .d db D r a w n B y :1 2U 1A3 4U 1BR1C1 C21 15 電源電路的設(shè)計(jì) 本電路由變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路