【正文】 器加1，當(dāng)計(jì)數(shù)器到3時(shí)，說(shuō)明錯(cuò)誤次數(shù)達(dá)到3次，模3進(jìn)位信號(hào)CO3反饋給控制器，控制器發(fā)出報(bào)警信號(hào)BG?？刂破髂K在密碼系統(tǒng)每收到一個(gè)輸入的密碼數(shù)字時(shí)，應(yīng)向比較計(jì)數(shù)器發(fā)出一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)CNP。因此，密碼鎖系統(tǒng)沒輸入一個(gè)密碼數(shù)字，應(yīng)向控制器送入一個(gè)脈沖DATA_IN，顯然此信號(hào)也應(yīng)同步，即形成寬度只占一個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘的脈沖。LD和HD由觸發(fā)器控制。第三章 電路模塊功能設(shè)計(jì)數(shù)字密碼鎖系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)采用自頂而下的設(shè)計(jì)方法。本章對(duì)個(gè)模塊進(jìn)行功能設(shè)計(jì)，即各模塊的功能描述。 受控電路 受控電路的主要版塊有，鍵盤編碼電路模塊、消抖電路模塊、比較器模塊、密碼預(yù)置木塊、比較計(jì)數(shù)器模塊和報(bào)警計(jì)數(shù)模塊 鍵盤編碼電路模塊 數(shù)字密碼鎖控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)包括：數(shù)字密碼鍵盤0~9，復(fù)位鍵START，開鎖鍵OPEN，上鎖鍵SETUP，功能鍵ISETUP。根據(jù)需要。為減少硬件的開銷，只對(duì)數(shù)字0~9進(jìn)行編碼。當(dāng)沒有按鍵時(shí)，行線和列線是斷開的。鍵盤的輸入原理如圖 所示。如果信號(hào)不加以處理就可能會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的信號(hào)識(shí)別。也就是說(shuō)，輸入信號(hào)波形有抖動(dòng)，但經(jīng)過(guò)消抖之后，其輸出也為正規(guī)的矩形波。為了去除這些抖動(dòng)干擾脈沖。設(shè)key_in是輸入信號(hào)，clk是消抖電路本身的工作時(shí)鐘。輸入信號(hào)以移位串行方式向前傳遞。 當(dāng)信號(hào)輸入電路后，能在key_out輸出脈沖信號(hào)的條件是，必須2個(gè)D觸發(fā)器的輸出端都同為1，從而2輸入與門來(lái)輸出高電平。圖 消抖電路 密碼驗(yàn)證用于將編碼器轉(zhuǎn)化后的8421BCD碼與預(yù)置密碼進(jìn)行比較。設(shè)比較器的4個(gè)輸入端為y0～y3,輸出端為f0～f3，當(dāng)比較兩數(shù)正確時(shí)輸出一個(gè)dep有效信號(hào)“1”給控制器，否則輸出為“0”。計(jì)數(shù)器是一種累積脈沖的邏輯部件，clr為復(fù)位信號(hào)，高電平有效。圖 密碼比較計(jì)數(shù)器 密碼預(yù)置電路用于設(shè)置密碼，本系統(tǒng)密碼采用內(nèi)置方式。密碼預(yù)置需能判斷需比較第幾位密碼。q[i]接收由密碼比較計(jì)數(shù)器發(fā)來(lái)的信號(hào)用于判斷比較第幾位密碼。本系統(tǒng)采用3次錯(cuò)誤報(bào)警設(shè)置。同密碼比較計(jì)數(shù)器原理基本一樣。當(dāng)復(fù)位信號(hào)clr為低電平時(shí)，脈沖信號(hào)clk每來(lái)一個(gè)脈沖計(jì)數(shù)一次，模3進(jìn)位信號(hào)co3用于判斷錯(cuò)誤次數(shù)是否達(dá)到上限?？刂破飨蛟撃K提供置數(shù)和復(fù)位信號(hào)（低電平有效），用于驅(qū)動(dòng)兩個(gè)指示燈和門電路工作。RESET_L為脈沖信號(hào)，門狀態(tài)是一個(gè)連續(xù)狀態(tài)，所以采用非門信號(hào)作為輸出。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，可知控制器共有6個(gè)狀態(tài)，即待鎖狀態(tài)A、上鎖狀態(tài)B、輸入密碼狀態(tài)C、待啟動(dòng)裝袋D、預(yù)警狀態(tài)E和報(bào)警狀態(tài)F。 矩形框：工作狀態(tài) 菱形框：分支條件 平行四邊形框：條件輸出開門鍵（OPEN） 上鎖（SETUP） 解除鎖定（ISETUP） 上鎖（STATR）圖 控制器工作狀態(tài)流程圖（1） 待鎖狀態(tài)A 待鎖狀態(tài)是指密碼鎖系統(tǒng)處于打開、報(bào)警后的狀態(tài)。當(dāng)按下上鎖鍵后，系統(tǒng)將進(jìn)入上鎖狀態(tài)，且將開門標(biāo)志燈LD、錯(cuò)誤燈HD熄滅，警報(bào)器聲音切斷，因而需輸入RESET_L復(fù)位信號(hào)。至于en使能信號(hào)，是用來(lái)控制數(shù)據(jù)輸入信號(hào)DATA_IN、開門信號(hào)OPEN輸入的，在本狀態(tài)皆應(yīng)無(wú)效且條件上鎖SETUP無(wú)關(guān)，是一種無(wú)條件輸出，因而標(biāo)在算法狀態(tài)框旁邊，并用箭頭↓表示無(wú)效。當(dāng)按下START時(shí)，將轉(zhuǎn)入開鎖狀態(tài)，開鎖程序開始執(zhí)行，等待輸入密碼數(shù)字，此時(shí)應(yīng)將計(jì)數(shù)器清零，故在第二工作狀態(tài)中有一條輸出框，輸出比較計(jì)數(shù)器清零信號(hào)RESER_CNP。該狀態(tài)每收到一個(gè)信號(hào)應(yīng)線判斷是密碼數(shù)據(jù)信號(hào)DATA_IN還是開鎖信號(hào)OPEN。在轉(zhuǎn)移到預(yù)警狀態(tài)E或待啟動(dòng)狀態(tài)D以前，如果收到復(fù)位信號(hào)SATRA，控制器發(fā)出比較計(jì)數(shù)器清零信號(hào)RESET_CNP，使計(jì)數(shù)器清零，則前面收到的密碼無(wú)效，重新進(jìn)行輸入密碼操作。在待啟動(dòng)狀態(tài)下，在接受信號(hào)以前如果按動(dòng)復(fù)位鍵START，則控制器將發(fā)出比較計(jì)數(shù)器清零信號(hào)RESET_CNP并回到輸入密碼狀態(tài)。若按下開鎖鍵OPEN，使紅燈HD點(diǎn)亮，并向報(bào)警計(jì)數(shù)器發(fā)出時(shí)鐘信號(hào)。當(dāng)計(jì)數(shù)器CO3有效為高電平時(shí)進(jìn)入報(bào)警狀態(tài)。第四章 詳細(xì)設(shè)計(jì)與模塊仿真本章主要解決各功能模塊的VHDL實(shí)現(xiàn)和其功能的仿真測(cè)試。 鍵盤編碼電路模塊 該電路模塊主要完成的是鍵盤的編碼。 。當(dāng)en=0是，輸出為0；當(dāng)en為高電平時(shí)，可以進(jìn)行編碼。dout端由于用來(lái)記錄輸入數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)，因此無(wú)論輸入是否有效，只要有輸入dout端就會(huì)產(chǎn)生高電平輸出，以記錄輸入數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)。圖 編碼器電路模塊的仿真波形 。這里不在熬述。由波形圖可以看出，在一個(gè)上升沿檢測(cè)到有按鍵時(shí)則不管這一時(shí)鐘周期內(nèi)有多少次抖動(dòng)，只輸出一個(gè)時(shí)鐘周期寬度的脈沖信號(hào)。圖 消抖電路仿真波形 .圖 消抖電路邏輯電路 密碼比較電路模塊 密碼驗(yàn)證就是一個(gè)等值比較電路，將編碼器轉(zhuǎn)化后的8421BCD碼與預(yù)置密碼進(jìn)行比較。 。圖 比較器仿真波形 。VHDL源程序見附錄A3。從波形圖可以看出，當(dāng)復(fù)位信號(hào)clr為低電平時(shí)，時(shí)鐘脈沖輸入clk在上升沿有效，輸出端q[2..0]進(jìn)行8進(jìn)制計(jì)數(shù)，并且當(dāng)計(jì)數(shù)到8個(gè)數(shù)時(shí)，進(jìn)位信號(hào)CO8轉(zhuǎn)為高電平，表明密碼輸入完畢，可以開啟密碼鎖。圖 比較計(jì)數(shù)器邏輯電路 密碼預(yù)置電路模塊 本設(shè)計(jì)采用內(nèi)置密碼設(shè)置，修改密碼需重構(gòu)邏輯。信號(hào)通過(guò)比較計(jì)數(shù)器獲得。 。圖 密碼預(yù)置電路仿真波形 。因此需要一個(gè)模3計(jì)數(shù)器。圖 報(bào)警計(jì)數(shù)器仿真波形 。VHDL源程序見附錄A6。圖 觸發(fā)器模塊的仿真波形 。控制器是一個(gè)時(shí)序邏輯電路，是根據(jù)控制器詳細(xì)工作流程圖來(lái)設(shè)計(jì)。 圖415說(shuō)明如下： 1: SETUP 2: SETUP 3: SATRA 4: START 5: OPEN?START?DATA_IN6: OPEN?START 7: OPEN?START?DATA_IN?DEP?CO88: OPEN?START?DATA_IN?DEP?CO8 9: OPEN?START?DATA_IN?DEP10: OPEN 11: DATA_IN?START?OPEN 12: DATA_IN?START?OPEN13: DATA_IN?START 14: DATA_IN 15: START?OPEN 16: START17: START?OPEN 18:CO3?START 19：CO3?START 20：CO321：ISETUP 22：ISETUP圖 控制器MDS圖采用一對(duì)一的方式，用7個(gè)觸發(fā)器QA、QB、QC、QD、QE、QF、QG表示7個(gè)狀態(tài)，則7個(gè)觸發(fā)器的激勵(lì)方程分別為QA=SETUP?QA+OPEN?DATA_IN?STARA?QD+QA?QB?QC?QD?QE?QF? QG QB=SETUP?QA+START?QB+ISETUP?QG QC=START?QB+QD?DATA_IN?START+QE?START+CO3?START?QF+OPEN?START?DATA_IN?QC+OPEN?START?QC+ OPEN?START?DATA_IN?DEP?CO8?QC QD=OPEN?START?DATA_IN?DEP?CO8?QC+DATA_IN?START?OPEN?QD QE=OPEN?START?DATA_IN?DEP?QC+DATA_IN?QD+START?OPEN?QE QF=START?OPEN?QE+OPEN?QC+CO3?START?QF QG=CO3?QF+ISETUP?QG 各有關(guān)輸出為 EN=QC+QD+QE+QF RESET_L=SETUPQG RESET_CNP=QB?START+QC?OPEN?START+QD?DATAIN?START+QE? START+QF?CO3?START CNP=QC?DATA_IN控制器VHDL源程序如下：library ieee。use 。 reset_l:out std_logic。 定義綠色信號(hào)燈 hd:out std_logic。 計(jì)數(shù)器脈沖信號(hào) reset_p:out std_logic。 鍵盤使能信號(hào) qa,qb,qc,qd,qe,qf,qg:out std_logic)。architecture behave of kong_zhi_qi issignal qa1,qb1,qc1,qd1,qe1,qf1,qg1:std_logic。event and clk=39。) then qa1=(not setup and qa1) or (iopen and (not data_in) and (not start) and qd1) or((not qa1)and(not qb1)and(not qc1)and(not qd1)and(not qe1)and(not qf1)and(not qg1))。 待鎖狀態(tài)B qc1=(start and qb1)or(qd1 and(not data_in)and start)or(qe1 and start)or((not co3)and start and qf1)or((not iopen)and(not start)and(not data_in)and qc1)or((not iopen)and start and qc1)or((not iopen)and(not start)and data_in and dep and (not co8)and qc1)。 待啟動(dòng)狀態(tài)D qe1=((not iopen) and(not start)and data_in and(not dep)and qc1)or(data_in and qd1)or((not start)and(not iopen)and qe1)。 錯(cuò)誤狀態(tài)F qg1=(co3 and qf1) or ((not isetup)and qg1)。 en=qc1 or qd1 or qe1 or qf1。 p=data_in and qc1 and(not iopen)and(not start)。 ld=qd1 and iopen and(not data_in)and(not start)。 end process。 qb=qb1。 qd=qd1。 qf=qf1。end behave。圖 控制器仿真波形 ，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)時(shí)間脈沖clk到來(lái)時(shí)待鎖狀態(tài)qa變?yōu)楦唠娖剑聪律湘i鍵setup后馬上進(jìn)入上鎖狀態(tài)qb，接著按下復(fù)位鍵start進(jìn)入密碼輸入狀態(tài)qc，此時(shí)一次鍵入預(yù)置密碼12345678，從數(shù)據(jù)輸入信號(hào)data_in可以看到?jīng)]輸入一位數(shù)字就有信號(hào)輸入，并且比較結(jié)果dep變?yōu)楦唠娖秸f(shuō)明密碼輸入正確，當(dāng)計(jì)數(shù)器時(shí)鐘信號(hào)p計(jì)夠8個(gè)數(shù)字時(shí)，模8進(jìn)位信號(hào)co8和待啟動(dòng)狀態(tài)qd同時(shí)變?yōu)楦唠娖?，此時(shí)按下開門鍵open門打開，同時(shí)開啟指示燈ld變?yōu)楦唠娖剑到y(tǒng)進(jìn)入待鎖狀態(tài)qa。這是輸入第八位密碼錯(cuò)誤，接著開鎖，從波形圖可以看出開門錯(cuò)誤指示燈hd變?yōu)楦唠娖?。此時(shí)只有按解除鎖定鍵ISETUP才能回到上鎖狀態(tài)。 頂層文件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 頂層文件采用圖形化設(shè)計(jì)方式，將前面各模塊調(diào)入連接構(gòu)成。 編碼預(yù)置模塊 該模塊由編碼器、比較器、比較計(jì)數(shù)器和密碼預(yù)置構(gòu)成。該輸入模塊VHDL源程序見附錄A7。圖 編碼預(yù)置模塊元件設(shè)計(jì)。圖 頂層文件設(shè)計(jì) 。各消抖模塊與控制器工作在同一時(shí)鐘下。開門信號(hào)OPEN和控制器使能信號(hào)en通過(guò)一個(gè)與門后送入控制器，以確定開門動(dòng)作實(shí)在鍵盤輸入有效的情況下進(jìn)行。為了仿真測(cè)試的方便，可將控制器狀態(tài)輸出端qa～qg端也接一個(gè)輸出，以便于在仿真測(cè)試中觀察控制器所