EDA课程设计 3位电子密码锁.docx
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EDA课程设计3位电子密码锁
EDA课程设计报告
电子密码锁设计
学校：
海南大学
院（系）：
信息学院
专业：
通信一班
学生姓名：
学号：
组员：
指导教师：
——2013年6月13日
目录
目录2
一．概述3
二．设计要求3
三．总体框图3
四．功能模块4
4.1输入模块4
4.2控制模块7
4.5显示模块12
五．总体设计电路图14
六．设计心得体会15
一．概述
电子密码锁在生活中十分常见，在这我将设计一个具有较低成本的电子密码锁，本文讲述了我整个设计过程及收获。
讲述了电子密码锁的的工作原理以及各个模块的功能，并讲述了所有部分的设计思路，对各部分电路方案的选择、元器件的筛选、以及对它们的调试、对波形图的分析，到最后的总体图的分析。
二．设计要求
本设计名称为电子密码锁，用四个模块，分别为输入模块、控制模块、扫描器模块、显示模块，来控制密码的输入、验证与显示。
设计所要实现的功能为：
1数码输入：
手动输入3组四位二进制密码。
2数码验证：
开锁时输入密码后,拨动RT键使其为高电平，而CHANGE为低电平检测，密码正确时开锁，输出LOCK灯亮，表示开锁成功。
3错误显示：
当密码输入错误时，LOCK灯亮，LOCK灭，表示开锁失败。
4更改密码：
当改变密码时，按下CHANGE键使其为高电平，而RT为低电平时，可改变密码。
5密码清除：
按下RST可清除前面的输入值，清除为“000”。
三．总体框图
1）设计方案：
电子密码锁，主要由三部分组成：
密码输入电路、密码锁控制电路和密码锁显示电路。
作为电子密码锁的输入电路，可选用的方案有拨码与按键来控制输入和触摸式键盘输入等多种。
拨码与按键和触摸式4*4键盘相比简单方便而且成本低，构成的电路简单，本设计中采用拨码与按键来作为该设计的输入设备。
数字电子密码锁的显示信息电路可采用LED数码显示管和液晶屏显示两种。
液晶显示具有高速显示、可靠性高、易于扩展和升级的特点，但是普通的液晶存在亮度低、对复杂环境适应能力差的特点，但是在本设计中任然使用LED数码管。
根据以上选定的输入设备与与显示器件，并考虑到现实各项密码锁功能的具体要求，与系统的设计要求，系统设计采用自顶向下的设计方案。
整个密码锁系统的总体总体框图如下图
。
电子密码锁系统总体框图
四．功能模块
4.1输入模块
1）功能介绍
输入3组四位二进制密码，代表3为密码，每一组的取值从0000到1001
2）输入模块与仿真图形
3）程序输入
程序如下：
LIBRARYIEEE;
USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
ENTITYSRIS
PORT（PUL1,PUL2,PUL3:
INSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;
Q1,Q2,Q3:
OUTSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0））;
ENDSR;
ARCHITECTUREBEHAVEOFSRIS
SIGNALTEMP:
STD_LOGIC;
BEGIN
PROCESS（PUL1,PUL2,PUL3）
BEGIN
--IFM'EVENTANDM='1'THEN
--IFPUL='1'THEN
CASEPUL1IS
WHEN"0000"=>Q1<="0000";
WHEN"0001"=>Q1<="0001";
WHEN"0010"=>Q1<="0010";
WHEN"0011"=>Q1<="0011";
WHEN"0100"=>Q1<="0100";
WHEN"0101"=>Q1<="0101";
WHEN"0110"=>Q1<="0110";
WHEN"0111"=>Q1<="0111";
WHEN"1000"=>Q1<="1000";
WHEN"1001"=>Q1<="1001";
WHENOTHERS=>Q1<="0000";
ENDCASE;
CASEPUL2IS
WHEN"0000"=>Q2<="0000";
WHEN"0001"=>Q2<="0001";
WHEN"0010"=>Q2<="0010";
WHEN"0011"=>Q2<="0011";
WHEN"0100"=>Q2<="0100";
WHEN"0101"=>Q2<="0101";
WHEN"0110"=>Q2<="0110";
WHEN"0111"=>Q2<="0111";
WHEN"1000"=>Q2<="1000";
WHEN"1001"=>Q2<="1001";
WHENOTHERS=>Q2<="0000";
ENDCASE;
CASEPUL3IS
WHEN"0000"=>Q3<="0000";
WHEN"0001"=>Q3<="0001";
WHEN"0010"=>Q3<="0010";
WHEN"0011"=>Q3<="0011";
WHEN"0100"=>Q3<="0100";
WHEN"0101"=>Q3<="0101";
WHEN"0110"=>Q3<="0110";
WHEN"0111"=>Q3<="0111";
WHEN"1000"=>Q3<="1000";
WHEN"1001"=>Q3<="1001";
WHENOTHERS=>Q3<="0000";
ENDCASE;
--TEMP<='1';
--ELSETEMP<='0';
--ENDIF;
--ENDIF;
ENDPROCESS;
--Q<=TEMP;
ENDBEHAVE;
4.2控制模块
1）功能介绍
开锁时输入密码后,拨动RT键使其为高电平，而CHANGE为低电平检测，密码正确时开锁，输出LOCK灯亮，表示开锁成功。
当密码输入错误时，LOCK灯灭，表示开锁失败。
当改变密码时，按下CHANGE键使其为高电平，而RT为低电平时，可改变密码。
按下RST可清除前面的输入值，清除为“000”。
2）控制模块与仿真图形
当CHANGE为高电平且rt为低电平时开始输入密码这时lock为高电平，当rt为高电平，change为低电平时开始检测密码，如上图开始密码为“311”当再次出现“311”时lock为高电平，当密码错误时lock为低电平。
3）其程序如下：
LIBRARYIEEE;
USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
ENTITYCONTROLIS
PORT（NB:
INSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;
NS:
INSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;
NG:
INSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;
CLK:
INSTD_LOGIC;
CHANGE,RT:
INSTD_LOGIC;
SB:
OUTSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;
SS:
OUTSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;
SG:
OUTSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;
LOCKOPEN,LOCKCLOSE:
OUTSTD_LOGIC）;
ENDENTITYCONTROL;
ARCHITECTUREARTOFCONTROLIS
SIGNALENABLE,ENABLE1:
STD_LOGIC;
SIGNALDA,DB,DC:
STD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;
BEGIN
ENABLE<=CHANGEAND（NOTRT）;
ENABLE1<=RTAND（NOTCHANGE）;
PROCESS（CLK,NB,NS,NG）IS
BEGIN
IFCLK'EVENTANDCLK='1'THEN
IFENABLE='1'THEN
DA<=NB;
DB<=NS;
DC<=NG;
LOCKOPEN<='0';
LOCKCLOSE<='1';
elsifENABLE1='1'THEN
IF（DA=NBANDDB=NSANDDC=NG）THEN
LOCKOPEN<='1';
LOCKCLOSE<='0';
ELSE
LOCKOPEN<='0';
LOCKCLOSE<='1';
ENDIF;
ENDIF;
ENDIF;
--ENDIF;
SS<=NS;
SG<=NG;
SB<=NB;
ENDPROCESS;
ENDARCHITECTUREART;
4.3扫描器部：
其功能是从控制部分的3个输出中选择出一组四位二进制送往译码器，同时把扫描信号SEL送往二四译码器
1）控制模块与仿真图形：
2）其程序如下：
LIBRARYIEEE;
USEIEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;
USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITYselIS
PORT（QIN1,QIN2,QIN3:
INSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;
CLK,RST:
INSTD_LOGIC;
QOUT:
OUTSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;
sel:
OUTSTD_LOGIC_VECTOR（1DOWNTO0））;
ENDsel;
ARCHITECTUREARTOFselIS
BEGIN
PROCESS（CLK,RST）
VARIABLECNT:
INTEGERRANGE0TO2;
BEGIN
IF（RST='0'）THEN
CNT:
=0;
sel<="00";
QOUT<="0000";
ELSIFCLK'EVENTANDCLK='1'THEN
IFCNT=2THEN
CNT:
=0;
ELSE
CNT:
=CNT+1;
ENDIF;
CASECNTIS
WHEN0=>QOUT<=QIN1;
sel<="00";
WHEN1=>QOUT<=QIN2;
sel<="01";
WHEN2=>QOUT<=QIN3;
sel<="10";
WHENOTHERS=>QOUT<="1111";
sel<="11";
ENDCASE;
ENDIF;
ENDPROCESS;
ENDARCHITECTUREART;
4.4二四译码器：
1）控制模块与仿真图形：
2）其程序如下：
--DECODER24A.VHD
LIBRARYIEEE;
USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITYDECODER24AIS
PORT（A:
INSTD_LOGIC_VECTOR（1DOWNTO0）;
B:
OUTSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0））;
ENDENTITYDECODER24A;
ARCHITECTUREARTOFDECODER24AIS
BEGIN
PROCESS（A）IS
BEGIN
CASEAIS
WHEN"00"=>B<="0001";
WHEN"01"=>B<="0010";
WHEN"10"=>B<="0100";
WHENOTHERS=>B<="1111";
ENDCASE;
ENDPROCESS;
ENDARCHITECTUREART;
4.5显示模块
1）功能介绍
将密码用BCD七段数码管显示
2）显示模块与仿真波形图如下图：
上图将BCD码转化到七段译码电路上
BCD-七段数码管的真值表
输入输出
DCBAY1Y2Y3Y4Y5Y6Y7字形
000011111100
000101100001
001011011012
001101110013
010001100114
010110110115
011010111116
011111100007
100011111118
100111100119
表5-2
3）程序如下：
LIBRARYIEEE;
USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITYSEG7IS
PORT（num:
INSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;
LED:
OUTSTD_LOGIC_VECTOR（6DOWNTO0））;
ENDSEG7;
ARCHITECTUREACTOFSEG7IS
BEGIN
LED<="1111110"WHENnum="0000"ELSE
"0110000"WHENnum="0001"ELSE
"1101101"WHENnum="0010"ELSE
"1111001"WHENnum="0011"ELSE
"0110011"WHENnum="0100"ELSE
"1011011"WHENnum="0101"ELSE
"1011111"WHENnum="0110"ELSE
"1110000"WHENnum="0111"ELSE
"1111111"WHENnum="1000"ELSE
"1111011"WHENnum="1001"ELSE
"1110111"WHENnum="1010"ELSE
"0011111"WHENnum="1011"ELSE
"1001110"WHENnum="1100"ELSE
"0111101"WHENnum="1101"ELSE
"1001111"WHENnum="1110"ELSE
"1000111"WHENnum="1111";
ENDARCHITECTUREACT;
五．总体设计电路图
1）功能介绍
将各个模块连接在一起实现。
波形仿真如下：
当change为高电平，rt为低电平时，输入“142”验证，当再次输入“142”时锁打开，设计正确。
六．设计心得体会
通过这次设计，使我对EDA产生了浓厚的兴趣。
特别是当每一个子模块编写调试成功时，心里特别的开心。
在编写扫描模块时，我遇到了很大的困难，一直被定时问题所困扰，解决了这个问题时，我特别的高兴。
写控制文件的程序时，也遇到了不少问题，特别是各元件之间的连接，以及信号的定义，总是有错误，在细心的检查下，终于找出了错误和警告，排除困难后，程序编译就通过了。
再对控制模块仿真时，虽然语法正确,但连最基本的输入输出都进不去，我们弄了很多遍都不行，后来在老师的指导下我们才解决了这个问题。
其次，在进行引脚连接时一定要细心，有些引脚不能使用，我因为没注意使得开始时一直不能得到正确的结果。
这次EDA课程设计历时两个星期，在整整两个星期的日子里，可以说是苦多于甜，但是可以学的到很多很多的东西，同时不仅可以巩固以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到的问题，反映出来我的许多不足之处，我以后要努力克服缺点。
总的来说，这次设计的密码锁还是比较成功的，在设计中遇到了很多问题，最后在队友和老师的辛勤的指导下外加上自己的努力，终于都得到了解决，因此很有成就感，终于觉得平时所学的知识有了实用的价值，达到了理论与实际相结合的目的。
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