VHDL四位密碼鎖課程設(shè)計(jì)EDA2

1、課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告電子與信息工程學(xué)院電子線路課程設(shè)計(jì)報(bào)告（ 2011 2012 學(xué)年 第 一 學(xué)期） 課程設(shè)計(jì)題目：四位密碼鎖內(nèi)容和要求：1. 掌握vhdl語(yǔ)言的使用，學(xué)會(huì)用vhdl語(yǔ)言來編程解決實(shí)際問題；2. 學(xué)會(huì)使用eda開發(fā)軟件設(shè)計(jì)小型綜合電路，掌握仿真的技巧；3. 學(xué)會(huì)應(yīng)用開發(fā)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)硬件電路，檢驗(yàn)電路的功能。4.用vhdl語(yǔ)言設(shè)計(jì)一個(gè)密碼鎖，用波形仿真驗(yàn)證其功能后，實(shí)現(xiàn)到gw48實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。功能描述：用于模仿密碼鎖的工作過程。完成密碼鎖的核心控制功能。功能要求： 設(shè)計(jì)一個(gè)密碼鎖，平時(shí)處于等待狀態(tài)。管理員可以設(shè)置或更改密碼。如果不預(yù)置密碼，密碼缺省為“1234”。用戶如果需要開鎖，按

2、相應(yīng)的按鍵進(jìn)入輸入密碼狀態(tài)，輸入4位密碼，按下確定鍵后，若密碼正確，鎖打開；若密碼錯(cuò)誤，將提示密碼錯(cuò)誤，要求重新輸入，三次輸入都錯(cuò)誤，將發(fā)出報(bào)警信號(hào)。報(bào)警后，只有管理員作相應(yīng)的處理才能停止報(bào)警。用戶輸入密碼時(shí)，若輸入錯(cuò)誤，在按下確定鍵之前，可以通過按取消鍵重新輸入。正確開鎖后，用戶處理完畢后，按下確定鍵，系統(tǒng)回到等待狀態(tài)。系統(tǒng)操作過程中，只要密碼鎖沒有打開，如果60秒沒有對(duì)系統(tǒng)操作，系統(tǒng)回到等待狀態(tài)。要求密碼在輸入過程中被依次顯示，即先輸入的為密碼的第一位，總是顯示在最左邊。用兩個(gè)發(fā)光二極管模擬顯示，其中一個(gè)顯示當(dāng)前的工作模式，滅表示用戶模式，亮表示管理員模式；另外一個(gè)指示鎖的狀態(tài)，滅表示鎖處

3、于鎖定，亮表示鎖被開啟。注意：用兩個(gè)按鍵實(shí)現(xiàn)密碼輸入，key1選擇輸入的是第幾位密碼，key2輸入密碼數(shù)字。 功能描述：初始狀態(tài)：初次使用密碼鎖時(shí)，要先用reset鍵初始化。初始狀態(tài)下，用戶密碼為“1234”，管理員密碼為“0000”。用戶開鎖：默認(rèn)情況下，密碼鎖處于用戶使用狀態(tài)。如果當(dāng)前為管理員狀態(tài)，則按下user鍵回到用戶狀態(tài)。用戶開鎖時(shí)，輸入四位數(shù)用戶密碼，可以從outcode6的輸出狀態(tài)確定密碼輸入狀態(tài)。如輸入錯(cuò)誤則按下clear清除前一位輸入。輸入完畢后按enter，如果密碼正確，則開鎖，否則重新輸入密碼。開鎖后再次按下enter鍵則關(guān)鎖，回到等待狀態(tài)。三次密碼輸入錯(cuò)誤，警報(bào)器ala

4、rmsignaling為1。要管理員輸入管理員密碼解除警報(bào)。此時(shí)哪怕用戶再輸對(duì)密碼也沒用。管理員解除警報(bào)：當(dāng)用戶三次密碼輸入錯(cuò)誤的時(shí)候，alarmsignaling為1，此時(shí)，只要管理員密碼輸入正確后，按下clear鍵，alarmsignaling為0，報(bào)警取消。管理員修改密碼：在非警報(bào)和為開鎖狀態(tài)下，任何時(shí)候按admin鍵進(jìn)入管理員狀態(tài)。按chgcode選擇修改密碼，先選擇修改的是用戶密碼還是管理員密碼。修改用戶密碼則按user鍵，修改管理員密碼則按admin鍵。然后分別輸入舊密碼，新密碼，新密碼要輸入兩次。舊密碼與所要修改的密碼對(duì)應(yīng)。如舊密碼輸入錯(cuò)誤，則無法修改；當(dāng)驗(yàn)證不成功即兩次新密碼不

5、相同時(shí)，修改密碼失敗。返回等待狀態(tài)。成功后也返回等待狀態(tài)。定時(shí)返回：用戶在未開鎖狀態(tài)下，60s沒有按鍵輸入，則返回等待狀態(tài)，但不包括alarmsignaling狀態(tài)。只要是alarmsignaling，則只有管理輸入管理員密碼才能解鎖并按下clear消除警報(bào)。設(shè)計(jì)內(nèi)容（原理圖以及相關(guān)說明、調(diào)試過程、結(jié)果）設(shè)計(jì)思路：設(shè)計(jì)密碼鎖時(shí)，采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法。將整個(gè)系統(tǒng)分成幾個(gè)子模塊：輸入輸出模塊，控制模塊，按鍵設(shè)置模塊和60s計(jì)時(shí)器模塊。 控制模塊是整個(gè)程序的主要部分，采用狀態(tài)循環(huán)的辦法，以用戶每按下一次按鍵為計(jì)量單位，劃分狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)各種功能。60s計(jì)時(shí)器模塊是完成60s沒有按鍵則返回等待狀態(tài)這一

6、功能的主要模塊。這個(gè)模塊的核心思想是一個(gè)變量numtime計(jì)數(shù)。變量numtime的初始值為0，在無報(bào)警為開鎖的情況下，時(shí)鐘每秒發(fā)出一個(gè)上升沿信號(hào)，計(jì)數(shù)一次，如有按鍵則numtime清零，否則計(jì)數(shù)到60即“111100”則返回信號(hào)back變?yōu)?，返回等待狀態(tài)。按鍵設(shè)置模塊是將各種功能按鍵用高低電平賦值，便于調(diào)用。程序設(shè)計(jì)：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity e_lock is port( clk,user,admin,clear,enter,chgcode,res:in

7、std_logic; num:in std_logic_vector(9 downto 0); lockopen:buffer std_logic; alarmsignaling,o_ua,o_chgcode,chgcode_ua:out std_logic; outcode6:out std_logic_vector(3downto 0) ); end e_lock;architecture behave of e_lock istype states is (ss,sw,s0,s1,s2,s3,s4,s5,s6,s7,s8,s9);signal state:states;signal ke

8、y1,code0,code1,code2,code3,code4,code5:std_logic_vector(3 downto 0);signal userpassword,adminpassword:std_logic_vector(23 downto 0);signal tempcode,oldcode:std_logic_vector(23 downto 0);signal new_ctime:std_logic_vector(1 downto 0);signal key:std_logic_vector(14 downto 0);signal alarmsignal,inkey,if

9、num,s_ua,chg_c,c_ua,back:std_logic;signal outcode:std_logic_vector(5 downto 0);signal numtime:std_logic_vector(9 downto 0);begin tempcode=code0&code1&code2&code3&code4&code5; key=user&admin&chgcode&enter&clear# inkey=user or admin or chgcode or enter or clear or num(0) or num(1) or num(2) or num

10、(3) or num(4) or num(5) or num(6) or num(7) or num(8) or num(9); ifnum=not(key1(3) and (key1(2) or key1(1); o_ua=s_ua; chgcode_ua=c_ua; o_chgcode=chg_c; outcode6=outcode; alarmsignaling=alarmsignal; main:process(res,clk) variable n,m:std_logic_vector(1 downto 0):=00; variable newcode1,newcode2:std_l

11、ogic_vector(23 downto 0); begin if (res=1)then state=ss; userpassword=100110011001100110011001; adminpassword=000000000000000000000000; n:=00; s_ua=0; c_ua=0; chg_c=0; new_ctime=00; alarmsignal state if back=1 then state=sw; elsif (ifnum=1 and alarmsignal=0 and chg_c=0 ) then code5=key1; outcode=000

12、1; state=s1; elsif (ifnum=1 and c_ua=0 and chg_c=1 ) then oldcode=userpassword; code5=key1; outcode=0001; state=s1; elsif (ifnum=1 and alarmsignal=1 and s_ua=1 and chg_c=0 ) then code5=key1; outcode=0001; state=s1; elsif (ifnum=1 and c_ua=1 and chg_c=1 ) then oldcode=adminpassword; code5=key1; outco

13、de=0001; state=s1; elsif (key1=1101and chg_c=0 )then s_ua=1; state=s0; elsif (key1=1110and chg_c=0 and alarmsignal=0) then s_ua=0; state if back=1 then state=sw; elsif(ifnum=1)then code4=key1; outcode=0011; state=s2; elsif (key1=1010)then outcode=0000; state=s0; elsif (key1=1110 and chg_c=0) then ou

14、tcode=0000; s_ua=0; state=s0; elsif (key1=1101 and chg_c=0) then outcode=0000; s_ua=1; state if back=1 then state=sw; elsif(ifnum=1)then code3=key1; outcode=0111; state=s3; elsif (key1=1010)then outcode=0001; state=s1; elsif (key1=1110 and chg_c=0) then outcode=0000; s_ua=0; state=s0; elsif (key1=11

15、01 and chg_c=0) then outcode=0000; s_ua=1; state if back=1 then state=sw; elsif(ifnum=1)then code2=key1; outcode=1111; state=s4; elsif (key1=1010)then outcode=0011; state=s2; elsif (key1=1110 and chg_c=0) then outcode=0000; s_ua=0; state=s0; elsif (key1=1101 and chg_c=0) then outcode=0000; s_ua=1； s

16、tate if back=1 then state=sw; elsif(ifnum=1)then code1=key1; outcode=1111; state=s5; elsif (key1=1010)then outcode=0111; state=s3; elsif (key1=1110 and chg_c=0) then outcode=0000; s_ua=0; state=s0; elsif (key1=1101 and chg_c=0) then outcode=0000; s_ua=1; state if back=1 then state=sw; elsif(ifnum=1)

17、then code0=key1; outcode=1111; state=s6; elsif (key1=1010)then outcode=1111; state=s4; elsif (key1=1110 and chg_c=0) then outcode=0000; s_ua=0; state=s0; elsif (key1=1101 and chg_c=0) then outcode=0000; s_ua=1; state if back=1 then state=sw; elsif (key1=1011 and chg_c=0)then state=s7; outcode=0000;

18、elsif (key1=1011 and chg_c=1and m=00)then outcode=0000; if (oldcode=tempcode) then m:=01; state=s0; else state=sw; end if; elsif (key1=1011 and chg_c=1and m=01)then outcode=0000; newcode1:=tempcode; m:=10; state=s0; elsif (key1=1011 and chg_c=1and m=10)then outcode=0000; newcode2:=tempcode; if (newc

19、ode1=newcode2 and c_ua=0) then userpassword=newcode2; state=sw; elsif(newcode1=newcode2 and c_ua=1)then adminpassword=newcode2; state=sw; elsif(newcode1/=newcode2) then state=sw; end if; elsif (key1=1010)then outcode=1111; state if (s_ua=0 and tempcode=userpassword) then lockopen=1; state=s8; elsif

20、(s_ua=0and tempcode/=userpassword) then n:=n+1; if n=11 then alarmsignal=1; state=s0; outcode=0000; else state=s0; outcode=0000; end if; elsif （s_ua=1 and tempcode=adminpassword) then state=s8; elsif(s_ua=1 and tempcode/=adminpassword) then state if back=1 then state=sw; elsif(key1=1011)then-enter s

21、tate=sw; elsif(key1=1010and alarmsignal=1) then alarmsignal=0; state=s0; outcode=0000; elsif(key1=1100) then chg_c=1; state m:=00; if back=1 then state=sw; elsif(key1=1110)then c_ua=0; oldcode=userpassword; state=s0; elsif(key1=1101)then c_ua=1; oldcode=adminpassword; state alarmsignal=0; s_ua=0; c_ua=0; m:=00; n:=00; lockopen=0; outcode=0000; chg_c=0; statekey1key1key1key1key1key1key1key1key1key1key1key1key1key1key1key1=1111; end case; end if;end process input;process(inkey,res,clk,alarmsignal,lockopen)variable numtime:std_lo