内容发布更新时间 : 2024/6/27 16:06:15星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

《EDA仿真与实践实习》

学 院： 信息科学与工程学院 课题名称： 硬件描述语言设计 ——基于VHDL的电子密码锁的设计 班 级： 学 生：

学 号： 指导教师：

1 引言

在日常的生活和工作中, 住宅与部门的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存多以加锁的办法来解决。若使用传统的机械式钥匙开锁，人们常需携带多把钥匙, 使用极不方便, 且钥匙丢失后安全性即大打折扣。随着科学技术的不断发展，人们对日常生活中的安全保险器件的要求越来越高。为满足人们对锁的使用要求，增加其安全性，用密码代替钥匙的密码锁应运而生。

基于EDA技术设计的电子密码锁。以其价格便宜、使用方便、安全性高、成本低、功耗低、易操作等优点，受到了人们的普遍关注。而以可编程逻辑器件(FBDA)为设计载体，以硬件描述语言(VHDL)为主要表达方式，以QuartusⅡ5.1开发软件等为设计工具设计的电子密码锁，由于其能够实现密码输入、密码校验、密码设置和更改等功能，因此，能够满足社会对安全防盗的需求。

本设计的各个模块由相应的VHDL程序具体实现，并在QuartusⅡ5.1环境下进行了整体电路的模拟仿真，最终实现“密码锁控制器设计”的要求。

2 设计内容和要求

2.1 设计内容：

题目：电子密码锁

内容：设计一个4位串行数字锁。

(1)开锁代码为4位二进制，当输入代码的位数与锁内给定的密码一致，且按规定程序开锁时，方可开锁，并点亮一个指示灯。否则进入“错误”状态，并发出报警信号。

(2)锁内的密码可调，且预置方便，保密性好。

(3)串行数字锁的报警由点亮一个灯，直到按下复位开关，报警才停下。此时，数字锁又自动等待下一个开锁状态。 要求：

(1)通过查阅相关技术资料，详细描述电子密码锁的基本原理。

(2)编写电子密码锁的Verilog HDL或VHDL程序，并仿真编译下载验证。

(3)给出完整的系统顶层模块图与波形仿真图。

3 设计分案

密码锁控制器是硬件与软件的结合。根据设计要求，决定以FBDA芯片和VHDL语言设计此电子密码锁。用一片FBDA芯片实现，从而大大简化了系统结构，降低了成本，提高了系统的保密性和可靠性。这种设计不仅简化了系统结构，降低了成本，更提高了系统的可靠性和保密性。另外,采用可编程逻辑器件开发的数字系统，方便地升级和改进。

3.1 系统总框图

本系统的硬件部分主要由密码锁控制电路、密码锁显示电路、LED显示电路、报警电路、密码更改与设置电路组成。整体系统框图如下图2.1所示。

密码锁显示电路 密码锁控制电路 LED显示电 密码锁总框图

报 警 电 路 密 码 锁 显 示 电 路 3.2密码锁的内部结构及主要功能

3.2.1密码锁的主要功能

密码锁控制器的主要功能有：

（1）密码输入：有二个按键来控制（分别代表0和1），每按下一个键，要求在数码管上显示，并依次左移。

（2）密码校验：如果有按键按下，直到松开该按键；红绿灯指示门的状态，也就是密码校验结果，如果密码校验正确，绿亮起，否则如果密码校验错误红灯亮，并凤鸣器响，表明密码错误。