一種基于VHDL的電子密碼鎖的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、一種基于VHDL的電子密碼鎖的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)         闡述了一種基于VHDL設(shè)計(jì)一種數(shù)字電子密碼鎖的原理和方法，所用EDA開(kāi)發(fā)工具為ISE，仿真工具是Modelsim SE該密碼鎖具有高安全性、低成本、低功耗、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。    隨著社會(huì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們的安全意識(shí)也逐步加強(qiáng)。密碼鎖以其安全性高、成本低、功耗低、易操作等優(yōu)點(diǎn)受到越來(lái)越多人的歡迎。VHDL語(yǔ)言描述能力強(qiáng)，覆蓋面廣，抽象能力強(qiáng)，所以采用VHDL建立硬件模型。Modelsim是業(yè)界最優(yōu)秀的HDL語(yǔ)言仿真調(diào)試環(huán)境，

2、提供最佳的仿真性能和調(diào)試特性，已經(jīng)成為眾多FPGA(Field Programable Gate Array)和ASIC(Application Specific Integrated Circuit)廠(chǎng)商首選的仿真調(diào)試工具。一、功能描述    密碼鎖的設(shè)計(jì)主要達(dá)到以下五個(gè)功能:    (1)數(shù)碼輸入:按下一個(gè)數(shù)字鍵，其對(duì)應(yīng)的數(shù)字就顯示在最右邊的數(shù)碼管上，同時(shí)將先前輸入的所有數(shù)字向左移動(dòng)一位。此處密碼設(shè)定為4位，在實(shí)際中為了增加安全性，可以設(shè)置為更多位。    (2)數(shù)碼清除:當(dāng)按下清除鍵時(shí)，清除前面輸人

3、的所有值，并顯示為“0000”。    (3)密碼激活:按下此鍵，將前面輸入的四位數(shù)字設(shè)為密碼，密碼鎖上鎖。    4)密碼更改:將輸人的值作為新的密碼。    5)電鎖解除:按下電鎖解除鍵，系統(tǒng)會(huì)將輸人與密碼進(jìn)行檢查核對(duì)，如果正確，電鎖開(kāi)啟，否則打不開(kāi)鎖。    二、設(shè)計(jì)思路    電子密碼鎖主要由數(shù)字密碼輸入電路、密碼鎖控制電路和密碼鎖顯示電路三部分組成。原理如圖1所示，key board為鍵盤(pán)輸入電路，ctrl為密碼鎖控制電路，采用七段數(shù)碼

4、管顯示。在keyboard模塊中，elk為系統(tǒng)原始時(shí)鐘脈沖，key-in為按鍵輸入信號(hào)，elkscan是鍵盤(pán)掃描序列，仿真時(shí)用;data-n為數(shù)字輸出，data-f為功能輸出，flag-n為數(shù)字輸出標(biāo)志，flag-f為功能輸出標(biāo)志，elk-ctr為控制電路時(shí)鐘信號(hào)，enlock為上鎖信號(hào)，data-bed(15:0)是4位十進(jìn)制數(shù)碼的bcd碼形式。    密碼輸入一般采用機(jī)械式和觸摸式兩種鍵盤(pán)。機(jī)械式3x4鍵盤(pán)雖然易產(chǎn)生抖動(dòng)、磨損等問(wèn)題，但具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、可靠性高、技術(shù)成熟、應(yīng)用廣泛等優(yōu)點(diǎn)，在密碼鎖的設(shè)計(jì)過(guò)程中經(jīng)常被采用，如圖2所示。 

5、0;  輸入電路各主要功能模塊:時(shí)序產(chǎn)生電路，鍵盤(pán)掃描電路，抖動(dòng)消除電路，鍵盤(pán)譯碼電路，按鍵存儲(chǔ)電路。    時(shí)序產(chǎn)生電路，由于設(shè)計(jì)需要不止一個(gè)時(shí)鐘，若輸入是ClK，N位計(jì)數(shù)器的輸出位QN-l坷，則Q(0)為ClK的2分頻脈沖，Q(3)為CLK電路16分頻脈沖，Q(N-1)為2頻。Q(5downto4)其脈沖序列是00-0110-11-00-01周期變化，其頻率為CLK的32分頗。由此可得到設(shè)計(jì)中所需要的頻率。    鍵盤(pán)掃描電路用來(lái)產(chǎn)生掃描信號(hào)，掃描信號(hào)KY32KYO按照1110-1101-1011-0111-1110的規(guī)

6、律依次變化，通過(guò)輸出KX22KXO來(lái)檢測(cè)是否有鍵接下，如掃描信號(hào)示1101，表示正在掃描4，5，6這三個(gè)鍵，如果這三個(gè)鍵多沒(méi)被按下，則KX2:0輸出為Ill，如果數(shù)字鍵4按下，口2:0將會(huì)輸出為011。按鍵位置與數(shù)碼關(guān)系如表1所示。    由于機(jī)械鍵盤(pán)易產(chǎn)生抖動(dòng)，在鍵按下和放開(kāi)的瞬間，因觸點(diǎn)的接觸和釋放會(huì)產(chǎn)生多次通斷不定的抖動(dòng)，如果不加于頂，會(huì)產(chǎn)生多次識(shí)別。為了消除抖動(dòng)，設(shè)計(jì)中采用延時(shí)的軟件方法消除抖動(dòng)，若采樣信號(hào)檢測(cè)到輸入由"1"變到"0"或由"0"變?yōu)?quot;1",先延時(shí)l00ms，仍舊檢測(cè)