【正文】 39。039。139。) then current_state=qc。 elsif(c33=39。139。139。 end if。 else current_state=qc。139。) then current_state=qe。 if (dep=39。 else p=39。039。) then current_state=qd。 elsif(full=39。 reset=39。139。039。)then current_state=qf。 if (c44=39。en=39。p=39。 when qc=reset=39。139。 else current_state=qc。039。039。139。 end if。 s_lr=39。 s_lg=39。 wait_1=39。)then current_state=qa。 if (c11=39。 case current_state is when qa=en=39。 wait_1=39。event and clk_div2=39。 signal current_state:state:=qa。end control_model。 p,reset :out std_logic。 clk_div2 :in std_logic。 dep :in std_logic。entity control_model is port(c11,c22,c33,c44:in std_logic。仿真源程序：library ieee。本文仿真了控制器于不同狀態(tài)的跳轉(zhuǎn)情況。clk_div2為控制器提供時(shí)鐘，dep為比較器輸出信號(hào)，綠燈和紅燈均為低電平有效。圖33 時(shí)鐘信號(hào)仿真波形二clk_div1是clk的1000分頻，為報(bào)警器提供時(shí)鐘信號(hào)。開鎖過程完成。在輸入正確密碼1，2，3時(shí)，比較器判斷信號(hào)均顯示高電平，系統(tǒng)進(jìn)入Qd啟動(dòng)狀態(tài)。第3章 仿真及測(cè)試結(jié)果各模塊的VHDL語言描述文件見附錄，通過仿真得到了令人滿意的波形。將控制器的工作分為六個(gè)狀態(tài)：Qa—建立等待狀態(tài)，Qb—準(zhǔn)備就緒狀態(tài)，Qc—密碼輸入狀態(tài)，Qd—開啟狀態(tài)，Qe—報(bào)警狀態(tài)，Qf—報(bào)警返回狀態(tài)。另外，數(shù)字密碼a0~aready、open_t 、wait_t 、setup均由按鍵方式產(chǎn)生，其產(chǎn)生時(shí)刻和持續(xù)時(shí)間長短是隨機(jī)不定的，并且存在因開關(guān)簧片反彈而引起的電平抖動(dòng)現(xiàn)象，因此每個(gè)開關(guān)后面安一個(gè)消抖模塊以保證系統(tǒng)能捕捉到輸入脈沖，同時(shí)保證每按一個(gè)鍵只形成一個(gè)寬度為系統(tǒng)時(shí)鐘周期的脈沖。 控制器模塊在密碼器每收到一個(gè)密碼數(shù)字時(shí)向計(jì)數(shù)器發(fā)出一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，如果密碼器在按下open_t鍵以前收到第4個(gè)密碼數(shù)字，將會(huì)轉(zhuǎn)入報(bào)警狀態(tài)，這時(shí)等待按下open_t鍵開始報(bào)警。如果計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值計(jì)到3，表示3個(gè)密碼已經(jīng)輸入完畢。 首先，密碼鎖通過鍵盤輸入數(shù)字密碼，然后密碼通過編碼器轉(zhuǎn)換輸出BCD碼，接下來通過比較器與預(yù)置密碼進(jìn)行比較，同時(shí)將輸入的密碼數(shù)字通過數(shù)碼管顯示譯碼模塊顯示出來，最后將比較的結(jié)果dep送入控制器中。5) 如果密碼輸入時(shí)操作失誤，按下ready鍵重新回到密碼鎖準(zhǔn)備就緒狀態(tài)。這種情況下，密碼鎖由內(nèi)部人員按setup鍵來對(duì)密碼鎖進(jìn)行重新設(shè)置，使其回到等待狀態(tài)。這時(shí)設(shè)置按鍵wait_t使密碼鎖重新進(jìn)入等待狀態(tài)。如果密碼有誤，則不能開啟，同時(shí)紅燈亮，發(fā)出警報(bào)。1) 給密碼鎖上電后按下ready鍵，表示密碼器準(zhǔn)備就緒，可以接受外界輸入密碼。通過圖21對(duì)數(shù)字密碼鎖的模塊劃分，我們可以確定整個(gè)系統(tǒng)的輸入輸出端口信號(hào)。故本設(shè)計(jì)采用串行數(shù)字鎖并對(duì)操作過程有所規(guī)定。第2章 設(shè)計(jì)方案密碼的輸入方式有并行和串行兩種。波形及相關(guān)程序見附錄。對(duì)每一個(gè)模塊均進(jìn)行了VHDL語言描述和基于Max+plusII軟件平臺(tái)的計(jì)算機(jī)仿真[35]，得到了較理想的波形。因此，用一片可編程邏輯器件芯片——FPGA/CPLD實(shí)現(xiàn)數(shù)字鎖的功能既節(jié)省了資源又提高了系統(tǒng)的可靠性。因此，IC的發(fā)展不僅提高集成度，而且大大改善其性能(速度、功耗、可靠性等)。該定律指出，IC的集成度(即每個(gè)微電子芯片上集成的器件數(shù))，每IS個(gè)月翻一番，對(duì)應(yīng)于IC制作工藝的特征線寬則每三年縮小30%。1960年Gordon Moore提出集成電路的功能隨著時(shí)間呈指數(shù)增長的規(guī)律。近幾年來EDA技術(shù)的迅猛發(fā)展給電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)帶來了新方法，有文章評(píng)論可編程邏輯器件FPGA/PLD將沖擊未來的系統(tǒng)設(shè)計(jì)[1]。另外鍵盤設(shè)有盲點(diǎn)，可以方便盲人開鎖，擴(kuò)大了它的應(yīng)用領(lǐng)域。本項(xiàng)目的數(shù)字鎖除能實(shí)現(xiàn)同于其他數(shù)字鎖的一般功能外，還有一些其他的優(yōu)點(diǎn)。在輸入密碼正確時(shí)，開鎖并且綠燈亮；輸入密碼不正確時(shí)，紅燈亮并發(fā)出警報(bào)。本文通過對(duì)數(shù)字密碼鎖的功能分析劃分了數(shù)字密碼鎖的結(jié)構(gòu)模塊，并用VHDL語言對(duì)各模塊進(jìn)行硬件描述，畫出系統(tǒng)原理圖。同時(shí)，EDA技術(shù)的發(fā)展使得電子產(chǎn)品的在實(shí)現(xiàn)上有了突破。山東大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)目 錄摘要………………………………………….1Abstract……………………………………..1第1章 緒論………………………………..2第2章設(shè)計(jì)方案……………………………3…………………………….3…………………………….5………………………….5第3章 仿真及測(cè)試結(jié)果………………….7 頂層設(shè)計(jì)仿真波形………………………7 時(shí)鐘信號(hào)仿真波形………………………8 ……………………………8第4章 結(jié)論………………………………13致謝………………………………………..13參考文獻(xiàn)…………………………………..14附錄………………………………………..15摘 要 電子產(chǎn)品的應(yīng)用給人們的生活帶來了方便和快捷。與傳統(tǒng)鎖相比，數(shù)字鎖作為一種電子產(chǎn)品在當(dāng)今社會(huì)生活中顯出了更大的優(yōu)越性。一個(gè)可編程邏輯器件芯片可以實(shí)現(xiàn)很多功能，既減少了資源又提高了可靠性。我們對(duì)原理圖和程序文件進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真，得到了符合要求的結(jié)果。關(guān)鍵字：FPGA；CPLD；可編程邏輯器件；數(shù)字密碼鎖Abstract The application of electronics products brings great convenience to our life. As a electronics product, digital encrypted lock has more advantages over traditional lock in our daily use. Meanwhile, the development of EDA technology takes a breakthrough to the performance of electronics products, which saves the resources and enhances the reliability. In this paper, through analysis of the digital encrypted lock’s function, we divided the whole system into several modules. Then, we described each module by VHDL (Very HighSpeed Integrated Circuit Hardware Description Language) and drew the graphic files. We simulated the files and finally got the results. When you input correct codes, the door opens and the light is green. When the wrong codes are inputted, the light turns red and the alert rings. The results have demonstrated the feasibility of our approach. Key words: FPGA；CPLD；Programmable Logic Device；Digital Encrypted Lock第1章 緒 論隨著科技的發(fā)展，電子產(chǎn)品已廣泛地應(yīng)用于人們的日常生活，數(shù)字密碼鎖也應(yīng)用于保險(xiǎn)提箱、超市物品柜等諸多場(chǎng)合，給人們帶來了安全和方便。安裝了報(bào)警裝置，在輸入錯(cuò)誤密碼后發(fā)出警報(bào)，提高了安全性?；谶@些優(yōu)點(diǎn)和其廣泛的實(shí)用性，該數(shù)字鎖具有研發(fā)的意義。與此同時(shí)，IC技術(shù)發(fā)展日新月異。Moore的預(yù)言在其后的幾十年中表現(xiàn)出驚人的吻合，且被稱之為Moore定律[2]。根據(jù)按比例縮小原理(Scaling Down Principle)，特征線條越窄，IC工作速度越快，單元功能消耗的功率越低?，F(xiàn)在人們已經(jīng)能夠把一個(gè)完整的電子系統(tǒng)集成在一個(gè)芯片上了。本文將數(shù)字密碼鎖劃分成控制器、比較器、計(jì)數(shù)器、編碼器、數(shù)據(jù)選擇器等一些模塊，并加入使能電路、消抖電路和指示電路等外圍電路。仿真結(jié)果證明了我們?cè)O(shè)計(jì)的正確性。本文具體安排如下：論文的第一部分闡述課題的背景和研究意義；第二部分給出了數(shù)字鎖的設(shè)計(jì)方案，介紹數(shù)字鎖的工作過程；在第三部分中我們對(duì)系統(tǒng)的模塊進(jìn)行了仿真，得到了滿意的結(jié)果；最后一個(gè)部分給出了結(jié)論。采用串行輸入方式，電路較簡單，而且還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，就是串行輸入必須用時(shí)序電路實(shí)現(xiàn)，對(duì)結(jié)果的判別與操作程序有關(guān)。圖21是數(shù)字密碼鎖的原理框圖。 圖21 密碼鎖各模塊劃分1. 數(shù)字按鍵輸入信號(hào)a0~a9,用來進(jìn)行數(shù)字按鍵操作；2. 按鍵輸入信號(hào)wait_t, 用來建立密碼器的等待狀態(tài)；3. 按鍵輸入信號(hào)ready,用來設(shè)置密碼器的準(zhǔn)備操作狀態(tài)；4. 按鍵輸入信號(hào)setup,用于內(nèi)部人員進(jìn)行重新設(shè)置密碼器；5. 按鍵輸入信號(hào)open_t,用來設(shè)置密碼器進(jìn)入啟動(dòng)狀態(tài)；6. 綠燈指示驅(qū)動(dòng)信號(hào)led_g,驅(qū)動(dòng)綠燈顯示；7. 紅燈指示驅(qū)動(dòng)信號(hào)led_g,驅(qū)動(dòng)紅燈顯示；8. 蜂鳴器驅(qū)動(dòng)信號(hào)alert,驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警；9. 外部時(shí)鐘信號(hào)clk,用來作為內(nèi)部操作時(shí)鐘和驅(qū)動(dòng)蜂鳴器；10. 數(shù)碼管顯示譯碼輸出a, b, c, d, e, f, g 。2) 通過a0~a9按鍵輸入3位數(shù)字密碼后按下open_t鍵，如果輸入的密碼正確，則開鎖，同時(shí)密碼器綠燈亮。3) 密碼鎖開啟結(jié)束后，密碼鎖進(jìn)入下一次開鎖等待狀態(tài)。4) 密碼鎖處于報(bào)警狀態(tài)時(shí)，ready和wait_t鍵不起作用。安全起見，setup應(yīng)置于外部人員看不到的地方。6) 密碼鎖的工作時(shí)鐘由外部晶振提供，可以用分頻器對(duì)外部時(shí)鐘進(jìn)行分頻操作，以產(chǎn)生需要的時(shí)鐘。外部鍵每送入一個(gè)密碼，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值加1。接下來計(jì)數(shù)器應(yīng)向控制器發(fā)出反饋信號(hào)full，這表示控制器已經(jīng)進(jìn)入啟動(dòng)狀態(tài)。所以，密碼器每輸入一個(gè)密碼應(yīng)該向控制器模塊送入一個(gè)data_in信號(hào)，顯然這個(gè)信號(hào)也應(yīng)該同步?？刂破魇菙?shù)字密碼鎖的核心部分，下面將對(duì)這一部分作重點(diǎn)的分析。根據(jù)工作過程，可以得到控制器工作流程圖，見附錄，并化簡得到狀態(tài)轉(zhuǎn)換的激勵(lì)方程：各狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換過程如