【正文】 和 HardCopy 設(shè) 計(jì) 流 程 ， 并 且 繼 承 了Maxplus II 友 好 的 圖 形 界 面 及 簡(jiǎn) 便 的 使 用 方 法 。Altera Quartus II 作 為 一 種 可 編 程 邏 輯 的 設(shè) 計(jì) 環(huán) 境, 由 于 其 強(qiáng) 大 的 設(shè) 計(jì) 能 力 和 直 觀 易 用 的接 口 ， 越 來 越 受 到 數(shù) 字 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 者 的 歡 迎 。 Altera 的 Quartus II 可 編 程 邏 輯 軟 件 屬 于 第 四 代 PLD 開 發(fā) 平 臺(tái) 。 該 平 臺(tái) 支 持 一 個(gè) 工 作 組環(huán) 境 下 的 設(shè) 計(jì) 要 求 ， 其 中 包 括 支 持 基 于Inter的 協(xié) 作 設(shè) 計(jì) 。 Quartus 平 臺(tái) 與Cadence、 ExemplarLogic、 MentorGraphics、 Synopsys 和 Synplicity 等 EDA 供 應(yīng) 商 的 開 發(fā) 工 具相 兼 容 。 改 進(jìn) 了 軟 件 的 LogicLock 模 塊 設(shè) 計(jì) 功 能 ， 增 添 了 FastFit 編 譯 選 項(xiàng) ， 推 進(jìn) 了 網(wǎng) 絡(luò) 編輯 性 能 ， 而 且 提 升 了 調(diào) 試 能 力 。 支 持MAX7000/MAX3000 等 乘 積 項(xiàng) 器 件 。QuartusII 設(shè) 計(jì) 軟 件 根 據(jù) 設(shè) 計(jì) 者 需 要 提 供 了 一 個(gè) 完 整 的 多 平 臺(tái) 開 發(fā) 環(huán) 境 ， 它 包 含 整 個(gè)FPGA和 CPLD 設(shè) 計(jì) 階 段 的 解 決 方 案 。 圖 說 明 了 QuartusII 軟 件 的 開 發(fā) 流 程 。圖 QuartusII 軟 件 開 發(fā) 流 程第三章 數(shù)碼鎖的電路設(shè)計(jì) 數(shù) 碼 鎖 整 體 電 路 設(shè) 計(jì)四 位 數(shù) 字 電 子 密 碼 鎖 主 要 由 三 部 分 組 成:數(shù) 碼 鎖 輸 入 電 路 ； 數(shù) 碼 鎖 的 控 制 電 路 ； 輸 出七 段 顯 示 電 路 。 再 輔 助 相 應(yīng) 的 外 圍 電 路 就 可 實(shí) 現(xiàn) 完 整 的 電 子 密 碼 鎖 功 能 。 鍵 盤 接 口 電路 包 括 時(shí) 序 產(chǎn) 生 電 路 ， 鍵 盤 掃 描 電 路 ， 彈 跳 消 除 電 路 ， 鍵 盤 譯 碼 電 路 。 數(shù) 碼 鎖 控 制 電路 設(shè) 計(jì) 包 括 數(shù) 字 按 鍵 的 數(shù) 字 輸 入 、 存 儲(chǔ) 和 清 除 ； 功 能 按 鍵 的 功 能 設(shè) 計(jì) ； 移 位 寄 存 器 的設(shè) 計(jì) 和 控 制 。密 碼 清 除 、 變 更 、 存 儲(chǔ) 、 激 活 電 鎖 電 路 、 報(bào) 警 信 號(hào) 產(chǎn) 生 及 電 鎖 控 制 電 路 ；密 碼 核 對(duì) 、 解 除 電 鎖 輸 出 七 段 顯 示 電 路 包 括 數(shù) 據(jù) 選 擇 電 路 ，ICD 對(duì) 七 段 顯 示 器 譯 碼 電 路 ， 七段 顯 示 器 掃 描 電 路 。 數(shù) 碼 鎖 系 統(tǒng) 總 體 框 圖 所 示 。數(shù) 字 密 碼 鎖 使 用 的 電 源 為 正 5V 直 流 電 ， 使 用 的 原 始 時(shí) 鐘 頻 率 為4MHZ,它 具 有 下 述 功 能 :數(shù) 碼 輸 入 ， 每 按 下 一 個(gè) 數(shù) 字 鍵 ， 就 輸 入 一 個(gè) 數(shù) 值 ， 并 在 顯 示 器 上 的 最 右 方 顯 示 出 該 數(shù)值 ， 并 將 先 前 己 經(jīng) 輸 入 的 數(shù) 據(jù) 依 序 左 移 一 個(gè) 數(shù) 字 位 置 。 數(shù) 碼 清 除 :按 下 此 鍵 可 清 除 前 面 所 有 的 輸 入 值 ， 清 除 為“0000”。 密 碼 設(shè) 置 :按 下 此 鍵 時(shí) 會(huì) 將 當(dāng) 前 的 數(shù) 字 設(shè) 定 成 新 密 碼 。 解 除 密 碼 :按 下 此 鍵 時(shí) 會(huì) 將 當(dāng) 前 的 解 鎖 碼 與 所 設(shè) 密 碼 進(jìn) 行 比 較 ， 如 果 一 致 可 得 相 應(yīng) 的開 鎖 信 號(hào) ?？?控 電 鎖 :按 下 此 鍵 可 將 密 碼 鎖 上 鎖 或 者 開 鎖 。系 統(tǒng) 報(bào) 警 :連 續(xù) 開 鎖 三 次 失 敗 后 ， 第 四 次 開 鎖 時(shí) ， 系 統(tǒng) 報(bào) 警 。 直 到 管 理 員 終 止 次 報(bào)警 信 號(hào) 。 圖 數(shù) 碼 鎖 系 統(tǒng) 總 體 框 圖 密碼鎖輸入電路 時(shí) 鐘 脈 沖 信 號(hào) 掃 描 信 號(hào) 圖 輸 入 電 路 框 圖輸 入 電 路 采 用 鍵 盤 輸 入 方 式 ， 操 作 簡(jiǎn) 單 ， 使 用 方 便 。 輸 入 電 路 框 圖 如 所 示 。彈跳消除電路報(bào)警電路鍵盤譯碼電路按鍵數(shù)據(jù)緩存器鍵盤掃描電路1c65a98f0n3247* 鍵 盤 接 口 電 路（ 1） 矩 陣 式 鍵 盤 工 作 原 理矩 陣 式 鍵 盤 采 用 常 用 的 格 式 ，4x4矩 陣 鍵 盤 的 面 板 配 置 見 圖 。 圖 4*4 矩 陣 鍵 盤 的 面 板 配 置 鍵 盤 上 的 每 一 個(gè) 按 鍵 是 一 個(gè) 開 關(guān) 電 路 ， 當(dāng) 某 按 鍵 被 按 下 時(shí) ， 該 按 鍵 的 接 點(diǎn) 會(huì) 呈 現(xiàn) 邏 輯0 的狀 態(tài) ， 未 按 下 時(shí) 則 呈 現(xiàn) 邏 輯 1 狀 態(tài) 。 掃 描 信 號(hào) 由 KY3KY0 進(jìn) 入 鍵 盤 (見 圖 )。 變 化 的 順 序依 次 是 11101101101101111110。 每 次 掃 描 一 排 ， 依 序 地 周 而 復(fù) 始 。 例 如 現(xiàn) 在 的 掃 描 信 號(hào) 為1101， 代 表 目 前 正 在 掃 描 “4”、 “5”、 “6”、 “C”這 一 排 按 鍵 ， 如 果 這 排 當(dāng) 中 沒 有 按 鍵 被 按下 的 話 ， 則 由 KX3KX0 讀 出 的 值 為 11111 反 之 ， 當(dāng) “6”按 鍵 被 按 下 時(shí) ， 則 由 KX3KX0 讀出 的 值 為 1101， 同 理 可 列 出 其 它 按 鍵 與 數(shù) 碼 的 關(guān) 系 ， 如 所 示 。 如 果 KX3KX0 讀 出 的 值 為 1111 時(shí) ， 代 表 該 列 沒 有 按 鍵 被 按 下 ， 則 不 進(jìn) 行 按 鍵 編 碼 的動(dòng) 作 ， 反 之 如 果 有 按 鍵 被 按 下 時(shí) ， 則 將KX3KX0 讀 出 的 值 送 至 譯 碼 電 路 進(jìn) 行 編 碼 。由 于 矩 陣 式 鍵 盤 是 無 法 獨(dú) 自 地 完 成 按 鍵 工 作 的 ， 因 此 需 搭 配 時(shí) 序 產(chǎn) 生 電 路 、 鍵 盤掃 描 電 路 、 彈 跳 消 除 電 路 、 鍵 盤 譯 碼 電 路 、 按 鍵 存 儲(chǔ) 電 路 以 完 成 正 確 的 鍵 盤 輸 入 工 作 。（ 2） 時(shí) 序 產(chǎn) 生 電 路時(shí) 序 邏 輯 電 路 簡(jiǎn) 稱 時(shí) 序 電 路 ， 其 結(jié) 構(gòu) 特 點(diǎn) 是 由 存 儲(chǔ) 電 路 和 組 合 電 路 兩 部 分 組 成 ，或 通 俗地 說 由 觸 發(fā) 器 和 門 電 路 組 成 ， 如 所 示 。 時(shí) 序 電 路 的 狀 態(tài) 是 由 存 儲(chǔ) 電 路 來 記 憶的 ， 因 而 在時(shí) 序 邏 輯 電 路 中 ， 觸 發(fā) 器 是 必 不 可 少 的 。 輸入 輸出 存儲(chǔ)電路組合電路 圖 時(shí) 序 邏 輯 電 路 的 結(jié) 構(gòu) 框 圖 由 于 本 電 路 系 統(tǒng) 使 用 三 種 不 同 操 作 頻 率 的 脈 沖 波 形 ， 它 們 分 別 是 ： 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 、 頻 率 最 高)、 彈 跳 消 除 取 樣 信 號(hào) 、 鍵 盤 掃 描 信 號(hào) 和 七 段 顯 示器 掃 描 信 號(hào) (兩 者 使 用 相 同 的 時(shí) 鐘 脈 沖 信 號(hào))。 因 此 可 利 用 一 個(gè) 自 由 計(jì) 數(shù) 器 來 產(chǎn) 生 各 種 所 需要 的 頻 率 。 這 是 一 個(gè) N 位 的 計(jì) 數(shù) 器 。 N 的 大 小 由 電 路 的 需 求 而 定 。N 值 越 大 ， 除 頻 的 次 數(shù) 越 多 ， 可以 獲 得 更 大 的 頻 率 變 化 ， 但 相 對(duì) 的 電 路 合 成 后 所 占 的 空 間 也 越 大 。 利 用 仿 真 軟 件 來 進(jìn)行 仿 真 ， 幾 乎 每 個(gè) 公 司 的 EDA 產(chǎn) 品 都 有 仿 真 工 具 。 VerilogXL, NCverilog 用 于 Verilog 仿 真 ，Leapfrog 用 于 VHDL 仿 真 ， Analog Artist 用 于 模 擬 電 路 仿 真 。 Viewlogic 的 仿 真 器 有 ： viewsim門 級(jí) 電 路 仿 真 器 ， speedwaveVHDL 仿 真 器 ， VCSverilog 仿 真 器 。 Mentor Graphics 有 其 子 公 司Model Tech 出 品 的 VHDL 和 Verilog 雙 仿 真 器 ： Model , Synopsys 用 的 是VSS(VHDL 仿 真 器 )。 現(xiàn) 在 的 趨 勢(shì) 是 各 大 EDA 公 司 都 逐 漸 用 QUARTUSⅡ 仿 真 器 作 為 電 路驗(yàn) 證 的 工 具 。從 波 形 圖 可 以 看 出 ， q0, q1, q2...得 到 的 波 形 頻 率 是 時(shí) 鐘 脈 沖 信 號(hào) 的1/2,1/4,1/8......，也 就 是 將 時(shí) 鐘 脈 沖 信 號(hào) CLK 頻 率 除 除 除 8......。 由 此 可 知 ， 對(duì) 于 N 位 計(jì) 數(shù) 器 可 獲 得 的 信號(hào) 至 多 是 頻 率 除 20 結(jié) 果 ， 并 且 我 們 可 知 ， q(I)得 到 的 波 形 頻 率 是 q(I+1)得 到 波 形 頻 率 的 2 倍 。 圖 計(jì) 數(shù) 器 時(shí) 序 仿 真 圖表 按 鍵 位 置 與 數(shù) 碼 的 關(guān) 系 鍵 盤 掃 描 電 路掃 描 電 路 的 作 用 是 用 來 提 供 鍵 盤 掃 描 信 號(hào)(表 中 的 KY3KY0)的 電 路 ， 掃 描 信 號(hào) 變化 的 順 序 依 次 為 “1110110110110 1111110”， 周 而 復(fù) 始 。 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 時(shí) ， 掃 描 KY2 這 一 排 按鍵 。 當(dāng) 掃 描 信 號(hào) 為 1011 時(shí) ， 掃 描 KYl 這 一 排 按 鍵 。 當(dāng) 掃 描 信 號(hào) 為 0111 時(shí) ， 掃 描 KY0 這 一 排按 鍵 。 每 掃 描 一 排 按 鍵 ， 就 檢 查 一 次 是 否有 按 健 被 按 下 ， 如 果 這 排 沒 有 按 鍵 被 按 下 就 忽 略 。反 之 ， 如 果 出 現(xiàn) 被 按 下 的 鍵 則立 即 進(jìn) 行 按 鍵 盤 編 碼 的 動(dòng) 作 ， 且 將 編 碼 的 結(jié) 果 存 儲(chǔ) 于 寄 存 器 中 。 彈 跳 消 除 電 路因 為 按 鍵 采 用 機(jī) 械 式 開 關(guān) 結(jié) 構(gòu) ， 在 開 關(guān) 切 換 的 瞬 間 會(huì) 在 接 觸 點(diǎn) 出 現(xiàn) 來 回 彈 跳 的 現(xiàn)象 ， 對(duì) 于激 活 關(guān) 閉 一 般 電 器 如 開 關(guān) 日 光 燈 、 電 視 等 一 般 電 子 用 品 ， 并 不 會(huì) 有 何 影 響 ， 但 對(duì) 于 靈敏 度 較 高 的 電 路 ， 這 種 彈 跳 現(xiàn) 象 卻 可 能 造 成 誤 動(dòng) 作 而 影 響 到 正 確 性 。圖 說 明 彈 跳 現(xiàn) 象 產(chǎn) 生 的 原 因 ， 雖 然 只 是 按 下 按 鍵 一 次 然 后 放 掉 ， 然 而 實(shí) 際 產(chǎn) 生按 鍵 信 號(hào) 卻 不 只 是 跳 動(dòng) 一 次 ， 經(jīng) 過 取 樣 的 檢 查 后 ， 將 會(huì) 造 成 誤 判 ， 以 為 鍵 盤 按 了 兩 次 。圖 掃 描 電 路 時(shí) 序 仿 真 如 果 調(diào) 整 取 樣 頻 率 (如 圖 )， 可 以 發(fā) 現(xiàn) 彈 跳 現(xiàn) 象 獲 得 了 改 善 。 必 須 加 上 彈 跳 消 除 電 路 ， 以 避 免 發(fā) 生 誤 操 作 信 號(hào) 。 請(qǐng) 注 意 ， 消 除 脈 沖 信 號(hào) 電 路 的頻 率 應(yīng) 該 比 其 他 任 何 電 路 的 脈 沖 頻 率 都 要 高 。 一 般把 掃 描 電 路 或 每 個(gè) LED 顯 示 電 路 的 工 作 頻 率設(shè) 置 在 24HZ 左 右 ， 彈 跳 消 除 電 路 的 工 作 頻 率設(shè) 置 約 為 125Hz， 一 般 工 作 頻 率 通 常 高 出 平 常 的四 倍 。 圖 消 除 彈 跳 的 電 路 圖 。 圖 彈 跳 現(xiàn) 象 產(chǎn) 生 錯(cuò) 誤 的 抽 樣 結(jié) 果圖 調(diào) 整 抽 樣 頻 率 后 得 到 的 抽 樣 結(jié) 果 先 將 按 鍵 信 號(hào) 引 至 KEY 腳 ， 其 中 CLK 是 電 路 的 時(shí) 鐘 脈 沖 信 號(hào)(作 為 取 樣 信 號(hào) ， 約 為 Stns左 右 ).KEY信 號(hào) 經(jīng) 過 兩 級(jí) 的 D 觸 發(fā) 器 延 遲 后 ， 然 后 再 用 RS 觸 發(fā) 器 處 理 。 此 處 RS觸 法 器 連 接與