基于FPGA的四位电子密码锁设计与实现 专业综合实训报告
实习报告电子密码锁设计
实习报告：电子密码锁设计一、实习背景及目的随着科技的不断发展，电子产品在日常生活中扮演着越来越重要的角色。
电子密码锁作为一种安全技术防范产品，具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等优点，已广泛应用于家庭、办公室、银行等领域。
本次实习旨在了解并掌握电子密码锁的设计原理，提高自己在电子技术方面的实际操作能力。
二、实习内容与过程1. 了解电子密码锁的原理电子密码锁的核心部分是密码控制器，它通过接收键盘输入的密码，与设定的密码进行比较，根据比较结果控制电路或芯片的工作。
在本实习中，我们采用51单片机作为密码控制器，通过矩阵键盘输入密码，利用数码管显示密码输入情况。
2. 设计电路图根据实习要求，设计电子密码锁的电路图。
电路主要包括51单片机、矩阵键盘、数码管、报警电路、电源等部分。
矩阵键盘用于输入密码，数码管用于显示密码输入情况，报警电路用于提示密码错误，电源为整个电路提供稳定的电压。
3. 编写程序使用C语言编写程序，实现电子密码锁的功能。
程序主要包括主函数、键盘扫描函数、数码管显示函数、报警函数等。
主函数负责初始化硬件设备，循环调用键盘扫描函数，接收并显示密码输入情况。
键盘扫描函数用于检测矩阵键盘按键状态，数码管显示函数负责在数码管上显示输入的密码，报警函数则在密码错误时发出报警。
4. 调试与优化在Proteus仿真软件中进行电路仿真，调试程序。
在仿真过程中，发现键盘输入与数码管显示部分存在问题，通过修改程序代码，解决了这些问题。
同时，对程序进行优化，提高了运行效率。
5. 实物焊接与测试根据电路图，购买元器件，进行实物焊接。
焊接完成后，对电子密码锁进行测试，验证其功能是否符合预期。
在测试过程中，发现报警功能存在问题，经过排查，发现是报警电路部分出现问题，重新焊接后，问题得到解决。
三、实习收获与体会通过本次实习，我对电子密码锁的设计原理和实际操作有了更深入的了解。
在设计过程中，我学会了如何根据实际需求，运用所学知识，设计出符合要求的电路图和程序。
四位密码锁电路课程设计报告
四位密码锁电路课程设计报告一、设计要求设计一种四位密码锁电路，需要具备以下功能：1. 开关控制：设有一个开关，可以开启或关闭密码锁电路。
2. 设置密码：密码为四位数字，可以自由设置。
3. 输入密码：密码通过数码管实时显示，可以输入四位数字的密码。
4. 锁定/解锁：输入正确的密码后，可以解锁，否则锁定密码锁。
5. 报警提示：在输入错误密码超过三次的情况下，会有报警提示。
二、电路设计1. 功能分析要实现以上要求的四位密码锁设计，可以将电路分为以下部分：1.1 时钟信号控制器：使用定时器生成一个，50ms的定时器中断来产生时钟信号，控制键盘扫描和密码输送。
1.2 数码管驱动：使用74LS47电路进行数码管动态扫描驱动。
同时，用4094低频同步移位寄存器输出数码管所显示的数字。
1.3 锁控制电路：使用继电器电路来实现锁的控制。
1.4 按键输入电路：使用74LS74 D触发器和IP3386A电位器来实现按键的输入。
1.5 密码比较电路：使用四路与非门来进行密码的比较操作。
1.6 报警提示：使用蜂鸣器进行声音提示。
2. 详细设计2.1 时钟信号控制器时钟信号控制器由XTAL时钟电路、定时器电路和键盘扫描电路组成。
2.1.1XTAL时钟电路XTAL时钟电路的工作原理是在石英晶体的两端加了一对金属片，当晶体被振动时，金属片之间产生的压电效应会生成一个稳定的频率和幅度的交变电压信号，这个信号的频率稳定高，精度高。
因此本电路选用4MHZ的外接石英晶体。
2.1.2 定时器电路定时器电路主要由1个555定时器芯片构成。
555定时器芯片是一种多功能集成电路，主要有两种工作方式：单稳态和多稳态。
本电路采用555定时器来实现一个50ms定时器。
2.1.3 键盘扫描电路键盘采用4×3的矩阵键盘，采用行列扫描方式进行扫描。
用74LS74 D触发器将键盘的行信号和处理器的时钟信号连接，通过对D触发器读写的方式来实现行信号的输入和输出。
基于FPGA的电子密码锁的研究与设计
论文题目：基于FPGA的电子密码锁设计摘要普通的机械锁保密性不好，防盗性差，而且必须使用钥匙。
但是，基于FPGA设计的电子密码锁与普通的机械锁比较来说，就克服了这些不足之处。
该论文主要描述的是一种电子密码锁的设计方法，这种电子密码锁是基于现场可编程门阵列（FPGA）的电子密码锁。
由FPGA构造的电子密码锁系统中，硬件电路可以实现所有的算法，大幅度提高了西戎的工作可靠性。
为了提高设计的效率，可以在更改设计时只更改FPGA中的控制和接口电路，这是因为FPGA的现场可编程功能，也正是利用这一点，可以将更新后的设计下载到FPGA中，省去了更改外部电路设计的麻烦。
所以，这样的系统既可以使工作的可靠性增强也可以更加方便的升级。
系统所实现的功能：用户给电子密码锁设定一个密码，当使用本机键盘开锁时，该密码与用户设定的密码比较，如果密码正确，则开锁；如果密码不正确，用LED灯报警；允许用户重新输入密码。
关键词电子密码锁；FPGA；硬件描述语言；EDAAbstractFPGA-based design of electronic locks is a small digital system,compared with ordinary mechanical locks,has many unique advantages:confidentiality,security and strong,you can not have the keys,remember a password to unlock.This paper describes an approach based on field programmable gate array(FPGA)devices electronic locks design.Construct systems with FPGA devices,all algorithms entirely by hardware circuit to achieve,making the work system reliability greatly improved.As the FPGA with field-programmable function,when you need to change the design,just change the FPGA control and interface circuitry using EDA tools designed updated downloaded to the FPGA without the need to change the external circuit design,greatly improving the design efficiency.Therefore,the use of digital FPGA development system,not only has high reliability,but also extremely easy to upgrade.System implemented features:electronic locks user to set a password when using the keyboard lock,compared with the password set by the user's password,if the password is correct,then unlock;If the password is incorrect,the speaker alarm,allows the user to re- enter the password.Key wordsElectronic locks;FPGA;Hardware Description Language;EDA目录摘要 (I)Abstract (II)前言 (1)第一章概述 (2)1.1 课题背景 (2)1.2 课题研究的目的和意义 (2)1.3 国内外现状 (3)1.4 课题的主要研究工作 (4)第二章相关知识介绍 (5)2.1 FPGA的相关介绍 (6)2.1.1 可编程逻辑器件 (6)2.1.2 FPGA简介 (7)2.1.3 FPGA应用特点 (7)2.1.4 FPGA的设计流程 (9)2.2 硬件描述语言Verilog (11)2.2.1 Verilog语言简介 (11)2.2.2 Verilog语言的优点 (11)2.2.3 Verilog语言的基本结构 (12)2.3 QuartusⅡ软件开发工具 (12)第三章电子密码锁的总体设计 (14)3.1 设计要求 (14)3.2 系统原理框图 (14)3.3 系统主控制流程框图 (15)第四章电子密码锁的软件设计 (17)4.1 主要功能模块设计 (17)4.1.1 输入模块 (18)4.1.2 显示模块 (19)4.3 电子密码锁的仿真 (19)第五章电子密码锁的硬件实现 (24)5.1 电子密码锁的硬件模块实现 (24)5.2 硬件设备 (24)5.3 硬件的实现 (25)结论 (27)参考文献 (28)致谢 (30)前言基于FPGA的电子密码锁是新型现代化安全管理系统，微机自动识别技术和现代安全管理措施技术，包括生物技术、通信技术、电子和机械电等诸多新技术都在其中体现，重要部门出入口安全防范问题因此得到了解决。
电子密码锁实习报告
实习报告：电子密码锁设计与实现一、实习背景及目的随着科技的不断发展，电子密码锁作为一种新型的安全防护设备，逐渐应用于日常生活和工作中。
本次实习旨在通过设计和实现一个基于单片机的电子密码锁，掌握电子密码锁的工作原理，提升自己的实际动手能力和创新能力。
二、实习内容1. 电子密码锁的总体设计本次实习设计的电子密码锁主要包括以下几个部分：4x4矩阵键盘、单片机、LCD显示模块、掉电存储模块、报警机构和开锁机构。
其中，4x4矩阵键盘用于输入密码，单片机负责密码的存储、比较和处理，LCD显示模块用于显示密码输入状态和锁的开关状态，掉电存储模块用于保存密码信息，报警机构在密码输入错误时发出报警，开锁机构在密码输入正确时解锁。
2. 硬件设计（1）4x4矩阵键盘：采用行列矩阵式布局，减小了键盘占用的空间，提高了可靠性。
（2）单片机：选用51系列单片机，具备较强的逻辑处理能力和稳定性。
（3）LCD显示模块：采用液晶显示屏，清晰显示密码输入状态和锁的开关状态。
（4）掉电存储模块：采用EEPROM芯片，用于保存密码信息，确保数据不丢失。
（5）报警机构：采用蜂鸣器，声音响亮，提醒用户密码输入错误。
（6）开锁机构：采用继电器，实现电控锁的开关。
3. 软件设计（1）密码输入：用户通过4x4矩阵键盘输入6位密码，密码输入过程中，LCD显示模块实时显示输入的密码。
（2）密码比较：单片机对输入的密码进行处理，与预设的密码进行比较。
（3）密码存储：将正确的密码存储到EEPROM芯片中，确保断电后密码信息不丢失。
（4）报警功能：当密码输入错误达到一定次数时，触发报警。
（5）开锁功能：当输入的密码正确时，通过继电器控制开锁机构解锁。
三、实习心得通过本次实习，我深入了解了电子密码锁的工作原理和设计方法，掌握了单片机、矩阵键盘、LCD显示模块等硬件组件的使用，以及C语言编程技巧。
在实习过程中，我学会了如何根据需求进行合理的模块划分，如何通过程序实现密码的存储、比较和处理，以及如何调试硬件电路。
电子密码锁专业实习报告
实习报告：基于单片机的电子密码锁设计与实现一、实习背景及意义随着科技的不断发展，电子密码锁作为一种新型的安全防盗设备，已经在日常生活中得到了广泛的应用。
与传统的机械锁相比，电子密码锁具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等优点，因此，设计并实现一款基于单片机的电子密码锁具有重要的实际意义。
二、实习目标本次实习的目标是设计和实现一款基于单片机的电子密码锁，该密码锁具有以下功能：1. 可以通过4x4矩阵键盘输入密码；2. 能够判断输入的密码是否正确，正确则开锁，错误则显示错误信息；3. 支持密码的修改；4. 在操作错误达到一定次数后能够报警。
三、实习过程1. 材料与器件选择：根据设计需求，选择合适的单片机（如51系列单片机）作为控制器，4x4矩阵键盘作为输入设备，LCD显示屏作为输出设备，以及必要的报警机构和开锁机构。
2. 仿真图设计：在PROTEUS软件中，根据所选器件，设计电路仿真图，包括单片机、矩阵键盘、LCD显示屏、报警机构和开锁机构等。
3. 程序编写：根据设计需求，使用KEIL软件编写单片机程序，实现密码输入、密码判断、密码修改、报警等功能。
4. 联合仿真与调试：将编写好的程序与PROTEUS仿真图进行联合仿真，调试程序，确保各项功能正常运行。
5. 实际制作与测试：根据仿真结果，制作实体电子密码锁，并进行实际测试，验证设计的正确性和实用性。
四、实习成果与体会通过本次实习，成功设计和实现了一款基于单片机的电子密码锁，该密码锁具有密码输入、密码判断、密码修改、报警等功能，实际测试表明，设计的电子密码锁性能稳定，满足设计需求。
通过本次实习，不仅掌握了单片机原理、电子密码锁的设计方法，还提高了实际动手能力和团队协作能力。
同时，也认识到了电子密码锁在实际应用中可能存在的问题，如功耗、抗干扰等，为今后的进一步研究提供了方向。
总之，本次实习是一次富有挑战性和收获性的实践过程，通过对电子密码锁的设计与实现，深入了解了单片机原理和电子密码锁的工作原理，提高了实际动手能力和团队协作能力，为今后的学习和工作中积累了宝贵的经验。
电子密码锁实训报告心得
一、前言随着科技的发展，人们对安全的重视程度日益提高，电子密码锁作为一种高科技产品，广泛应用于家庭、企业、银行等领域。
为了提高自己的实践能力，我参加了电子密码锁实训课程，通过本次实训，我对电子密码锁的设计与实现有了更深入的了解，以下是我对本次实训的心得体会。
二、实训内容与过程1. 实训内容本次实训主要包括以下几个方面：（1）电子密码锁原理及设计方法；（2）电子密码锁硬件电路设计；（3）电子密码锁软件编程；（4）电子密码锁仿真与调试。
2. 实训过程（1）理论学习：通过查阅相关资料，了解电子密码锁的基本原理、设计方法以及常见硬件电路。
（2）硬件电路设计：根据实训要求，设计电子密码锁的硬件电路，包括键盘输入、密码存储、显示、报警等模块。
（3）软件编程：根据硬件电路设计，编写电子密码锁的软件程序，实现密码输入、密码存储、密码比较、报警等功能。
（4）仿真与调试：利用Proteus软件对电子密码锁进行仿真，观察电路运行状态，根据仿真结果调整电路参数，直至满足设计要求。
三、实训心得体会1. 基本原理与设计方法通过本次实训，我对电子密码锁的基本原理有了更深入的了解。
电子密码锁主要由以下几个部分组成：（1）密码输入模块：用于输入密码，一般采用键盘输入方式；（2）密码存储模块：用于存储密码，一般采用EEPROM或Flash存储器；（3）密码比较模块：用于比较输入密码与存储密码是否一致；（4）显示模块：用于显示密码输入情况、锁状态等信息；（5）报警模块：用于在密码输入错误时发出报警信号。
在设计电子密码锁时，需要考虑以下几个因素：（1）安全性：密码存储方式要保密，防止他人非法获取；（2）可靠性：电路设计要稳定，防止因电路故障导致密码丢失或误操作；（3）易用性：操作简单，便于用户使用；（4）成本：尽量降低成本，提高产品竞争力。
2. 硬件电路设计在硬件电路设计过程中，我学习了如何选择合适的元器件，如何设计电路板，以及如何布线。
四位密码锁实训心得
四位密码锁实训心得
在进行密码锁实训的过程中，我遇到了许多挑战和困难，但是通过不断的尝试和探究，我最终成功地打开了四位密码锁，并且获得了一些宝贵的经验和心得。
首先，我发现了密码锁的密码可以通过不断尝试的方式进行猜测，但是这种方法需要时间和耐心，而且成功的概率也很低。
因此，我学会了使用字典攻击和暴力破解等更加高效的方法来破解密码锁，这些方法可以大大提高破解密码锁的成功率。
其次，我深刻认识到密码安全的重要性。
在进行密码锁实训的过程中，我意识到如果密码设置得过于简单或者常用，那么密码的安全性就会大大降低。
因此，我们应该选择足够复杂和难以猜测的密码，以保护我们的个人信息和财产安全。
最后，我认为在进行密码锁实训时，我们需要充分发挥自己的创造力和想象力。
因为每个密码锁的密码都是不同的，我们需要不断尝试和寻找新的解决方法，才能最终成功地打开密码锁。
同时，我们还可以通过探究密码锁的工作原理和结构，来更好地理解密码锁的工作原理和使用方法。
总之，通过进行密码锁实训，我不仅成功地打开了四位密码锁，还获得了宝贵的经验和心得，这对我今后的学习和生活都有很大的帮助。
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课程设计fpga密码锁
FPGA实验报告一、实验目的1．设计一个密码锁2．加深FPGA电路原理的理解3．掌握VHDL语言的使用，学会用VHDL语言来编程解决实际问题4.学会使用EDA开发软件设计小型综合电路，掌握仿真的技巧5.学会应用开发系统实现硬件电路，检验电路的功能二、实验内容题目：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。
否则进入“错误”状态，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，直到按下复位开关，才停下。
此时，数字锁又自动等待下一个开锁状态。
三、实验步骤1.系统总框图本系统的硬件部分主要由密码锁按键消抖模块，密码输入比较更改模块，密码显示模块、报警模块组成。
整体系统框图如下图所示。
2.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，如果密码校验正确，无变化，否则如果密码校验错误蜂鸣器响，表明密码错误。
（3）错误报警：密码输入错误开始报警。
（4）密码修改：输入密码正确后按按键输入要设置和更改的密码，按按键确认密码设置与更改，则密码设置成功。
3.密码锁的各个模块（1）按键消抖。
每按下一个键，仅产生一个信号脉冲，作为按键的使能信号，使能信号控制显示的数字。
（2）密码输入比较密码输入值的比较主要有两部分 ,密码位数和内容 ,任何一个条件不满足 ,都不能打开锁。
锁内密码为“0000”, key2 和 key1 置低电平 ,分别表示输入“1”和“0”。
输入密码前先按start键,再依次正确输入0000,会在数码管逐一显示，按确认键，经检验 ,输入的密码等于锁内预先设置的密码密码锁开启信号,锁开启。
同时,可以进行密码修改。
若在输入密码的过程中 ,4 位二进制密码出现输入错误 ,那么锁不能开启 ,同时，蜂鸣器发出报警信号。
电子密码锁的实习报告
实习目的和任务毕业实习是每一位即将毕业的大学生所必须经历的一次历练，它主要是要求学生能够将自己在大学中所学的各种理论知识与实践相结合，从而提高学生自我的政治思想水平、各类业务水平和动手能力。
同时在实习结束的时候，学校会要求学生总结出实习报告，从而使自己能够更加清楚自己各方面的优点与不足，以提高各方面的能力，使学生毕业后可以很好的适应社会。
然而，由于种种条件的限制，此次的毕业实习我没有能够出去校门进行真正的锻炼与洗涤。
所以，这次实习我的主要任务就是在学校进行一些有关毕业设计资料的搜集与处理。
从学期初我就开始了为毕业设计做各种准备，关于毕业设计题目我暂定的是电子密码锁，电子密码锁由单片机电路和机械部分组成，而这个月我的工作主要就是查阅和学习关于密码锁单片机部分的知识,因此可能对单片机部分多了解一点，下面就对我在这个月所做的工作进行一个简单的报告。
实习单位实习内容1电子密码锁的介绍科技的突飞猛进，人们生活质量的不断提高使人们加大了对安全方面的认识，也使人们开始对安全方面的防护设施有了更近一步的研究与探索。
因而各种电子设备成为了研究探索的首要目标，其中当然不乏电子密码锁的研究。
电子密码锁是一种通过密码输入来控制电路或是芯片工作，从而控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。
目前为止它的种类很多，有简易的电路产品，也有基于芯片的性价比较高的产品。
不过现在应用较广的电子密码锁是以芯片为核心，通过编程来实现的。
目前就我国而言电子防盗锁应用于金融业，其根本的作用是“授权”，即被“授权”的人才可以存取钱、物。
这种因电子密码锁而带给我们的便利条件我们于生活中随处可见。
由于电子密码锁的种类很多，例如遥控式电子防盗锁、键盘式电子密码锁、卡式电子防盗锁、生物特征防盗锁等。
从目前的技术水平和市场认可程度来看，使用最为广泛的是键盘式电子密码锁，该产品主要应用于保险箱、保险柜和金库，还有一部分应用于保管箱和运钞车。
键盘式电子锁的密码是在键盘上进行输入，与打电话差不多，因而易于掌握，其突出有点就是“密码”是记在被授权人脑子里的数字和字符，既准确又可靠，不会丢失也难以窃密。
基于fpga的数字密码锁设计与实现
一、概述在当今信息技术高度发达的时代，数字密码锁已成为人们生活中常见的安全保障措施之一。
随着FPGA（可编程逻辑门阵列）技术的不断成熟和普及，基于FPGA的数字密码锁设计与实现已经成为一个备受关注的研究方向。
本文将探讨基于FPGA的数字密码锁的设计原理、实现过程以及相关技术细节，为相关领域的研究和应用提供参考。
二、数字密码锁的基本原理1.数字密码锁的基本功能数字密码锁是一种利用密码验证来进行身份识别和门禁控制的设备。
其基本功能包括输入密码、密码验证和门禁控制等。
2.数字密码锁的工作原理数字密码锁通常由键盘、控制单元和执行单元等组成，其工作原理是用户通过键盘输入密码，控制单元接收并验证密码的正确性，然后执行单元根据验证结果控制门禁的开启或关闭。
三、基于FPGA的数字密码锁设计1.基于FPGA的数字密码锁的优势相比传统的基于单片机或嵌入式系统的数字密码锁，基于FPGA的数字密码锁具有更高的灵活性和可扩展性。
FPGA可以根据实际需求进行灵活的硬件逻辑设计，同时兼容多种通信协议和接口，使得其在数字密码锁设计中具有显著的优势。
2.基于FPGA的数字密码锁的设计原理基于FPGA的数字密码锁主要包括密码输入模块、密码验证模块和门禁控制模块。
密码输入模块负责接收用户输入的密码，密码验证模块根据预设的密码进行验证，门禁控制模块根据验证结果控制门禁的开启或关闭。
3.基于FPGA的数字密码锁的设计流程（1）确定需求：明确数字密码锁的功能和性能要求。
（2）硬件设计：设计数字密码锁的硬件逻辑，包括键盘接口、密码验证逻辑和门禁控制逻辑。
（3）软件设计：设计数字密码锁的用户界面和控制逻辑。
（4）综合与实现：将硬件和软件进行综合，实现数字密码锁的功能。
四、基于FPGA的数字密码锁的实现1.硬件设计（1）键盘接口设计：采用矩阵式键盘接口，利用FPGA内部的GPIO 接口进行连接。
（2）密码验证逻辑设计：采用逻辑门设计密码验证逻辑，包括密码存储、密码输入和密码比对等功能。
四位密码锁电路课程设计报告
四位密码锁电路课程设计报告密码锁是现代社会中非常普遍的安全保障设备，它可以通过输入正确的密码来解除锁定。
在本次课程设计中，我们将使用数字电子技术设计一个四位密码锁电路。
二、设计原理密码锁电路的设计可以分为四个部分：输入模块、比较模块、控制模块和显示模块。
输入模块：密码锁的输入模块通常采用矩阵键盘。
我们将使用一个4x4的矩阵键盘，其中每个按键都有一个唯一的行列值。
比较模块：比较模块的作用是将输入的密码与预设的密码进行比较，只有当两者相同时，密码锁才能解锁。
在本次课程设计中，我们将使用74LS181芯片来实现比较模块。
控制模块：控制模块的作用是控制电路的工作状态，包括判断是否解锁、控制锁的状态等。
我们将使用AT89C51单片机作为控制模块。
显示模块：显示模块的作用是显示当前密码锁的状态，包括输入的数字以及是否解锁。
在本次课程设计中，我们将使用数码管作为显示模块。
三、硬件设计1. 矩阵键盘矩阵键盘使用横排4个针脚和竖排4个针脚，共计8个针脚。
我们将针脚分别接到P0口和P2口，并使用4个输出口和4个输入口来扫描键盘。
2. 74LS181芯片74LS181芯片是一种4位全加器，可以将两个4位二进制数进行加减运算，并输出运算结果。
在本次课程设计中，我们将使用74LS181芯片来实现比较模块。
3. AT89C51单片机AT89C51单片机是一款8位CMOS微控制器，具有丰富的接口功能。
在本次课程设计中，我们将使用AT89C51单片机作为控制模块。
4. 数码管数码管是一种数字显示器件，可以显示0~9的数字。
在本次课程设计中，我们将使用共阳数码管，将其8个针脚分别接到P1口和P3口。
四、软件设计1. 锁定状态当密码锁处于锁定状态时，数码管显示“0000”，这表示当前密码尚未输入。
当用户按下一个按键时，单片机将扫描键盘输入并将其保存到一个缓冲区中，之后再将其显示在数码管上。
2. 输入状态当用户输入了四个数字后，单片机将把缓冲区中的数字与预设的密码进行比较。
基于Verilog的FPGA的电子密码锁的设计
基于 FPGA 设计的电子密码锁是一个小型的数字系统，与普通机械锁相比，具有许多独特的优点:保密性好，防盗性强，可以不用钥匙,记住密码即可开锁等。
目前使用的电子密码锁大部份是基于单片机技术，以单片机为主要器件。
在实际应用中，程序容易跑飞,系统的可靠性较差。
本文介绍的一种基于现场可编辑门阵列 FPGA 器件的电子密码锁的设计方法，采用 VHDL 语言对系统进行描述，并在EP3C10E144C8 上实现。
通过仿真调试,利用可编程逻辑器件 FPGA 的电子密码锁的设计基本达到了预期目的。
固然，该系统在一些细节的设计上还需要不断地完善和改进，特殊是对系统的扩展有很好的使用系统和设计的价值。
现场可编程门阵列； VHDL 语言；电子密码锁FPGA—based design of the electronic code lock is a small digitalsystem. It has many unique advantages:good privacy and security ， it do not need the key but remember password to unlock, and so on while it compare to ordinary mechanical locks. At present， the electronic code lock is most used of SCM technology 。
In practice, however， the process easy run to fly。
So the reliability of this system is poor。
The paper introduced a field programmable gate arrays FPGA devices to design electronic password lock 。
基于FPGA的四位电子密码锁设计与实现专业综合实训报告
基于F P G A的四位电子密码锁设计与实现专业综合实训报告Document serial number【KK89K-LLS98YT-SS8CB-SSUT-SST108】基于FPGA的四位电子密码锁设计与实现摘要：针对于传统密码锁安全性能低及可靠性差等问题,立足于芯片中数据存储的保密性,运用EDA技术自顶向下的设计方法,提出了基于FPGA的四位电子密码锁的设计与实现方法,所设计的四位电子密码锁具有解锁、密码修改、报警提示及液晶显示功能。
设计分析与仿真结果表明,基于FPGA所设计的四位电子密码锁保密性更高、灵活性更好,使得数据存储的整体可靠性增强,为提高数据的保密性提供了新的解决方案。
关键词：Design and Implementation of 4-Bit Electronic Cipher Lock Basedon FPGAAbstract：Traditional lock faces safety problem of low performance and poor reliability. Based on the data stored in the chip of confidentiality,and using EDA technology top-down design approach,we proposed the design and implementation of a 4-bit FPGA-based electronic lock,which provides unlock,passwordchange,alarm and LCD analysis and simulation results show that the designed FPGA-based electronic lock provides better confidentiality,flexibility and reliability for data approach provides a novel solution for improving data confidentiality.Keyword：0 引言随着时代的发展,人们生活水平逐步提高,同时安全意识也日益增强,如何实现家庭防盗这一问题就尤其突出。
毕业设计(论文)-基于FPGA的四位电子密码锁
基于FPGA的四位电子密码锁摘要随着电子技术的发展，具有防盗报警等功能的电子密码锁代替密码量少、安全性差的机械式密码锁已是必然趋势。
电子密码锁与普通机械锁相比，具有许多独特的优点：保密性好，防盗性强，可以不用钥匙，记住密码即可开锁等。
目前使用的电子密码锁大部分是基于单片机技术，以单片机为主要器件，其编码器与解码器的生成为软件方式。
在实际应用中，由于程序容易跑飞，系统的可靠性能较差。
本文主要阐述了一种基于现场可编程门阵列FPGA器件的电子密码锁的设计方法。
用FPGA器件构造系统，所有算法完全由硬件电路来实现，使得系统的工作可靠性大为提高。
由于FPGA具有现场可编程功能，当设计需要更改时，只需更改FPGA中的控制和接口电路，利用EDA工具将更新后的设计下载到FPGA中即可，无需更改外部电路的设计，大大提高了设计的效率。
因此，采用FPGA开发的数字系统，不仅具有很高的工作可靠性，而且升级也极其方便。
本文采用EDA技术，利用Quartus II工作平台和硬件描述语言，设计了一种电子密码锁，并通过一片FPGA芯片实现。
关键词：电子密码锁；FPGA；硬件描述语言；EDAFour FPGA-based electronic lockABSTRACTWith the development of electronic technology, electronic password lock with burglar alarm and other functions replacing less password and poor security mechanical code lock is an inevitable trend. compared electronic password lock with ordinary mechanical locks, it has many unique advantages ：confidentiality, and security in nature, do not use the key, remember password can unlock it etc .Most electronic password locks we used now is based upon SCM technology ,SCM is its mainly device ,and the creating of encoding and decoding devices is the fashion of Software mode. In practical application, the reliability of the system may be worse because of easy running fly of the programme.This paper mainly expatiates a design method of electronic password lockbased upon Field Programmable Gate Array device. We use FPGA devices to construct system , all of the algorithm entirely achieved by the hardware circuit , because of FPGA has the function of ISP , when the design needs to be changed We only need to change the control and interface circuit of FPGA,EDA tools are used to download the updated design to FPGA without changing the design of the external circuit , this greatly enhance the efficiency of the design .Therefore , we use FPGA to empolder the digital system has not only high reliability but also extremely convenient of upgrading and improvement .In this paper ,we use EDA technology , Quartus II platform and hardware description language designing an electronic password lock ,and it achieved through an FPGA chip.Key words：electronic password lock；FPGA；hardware description language；EDA目录摘要 (I)ABSTRACT (Ⅱ)1 绪论 (1)1.1国内外现状及其发展 (1)1.2电子密码锁的系统简介 (2)1.3系统设计要求 (2)1.4本课题的研究目的和意义 (3)2FPGA与VHDL硬件描述语言 (4)2.1FPGA的相关介绍 (4)2.2VHDL硬件描述语言 (6)2.2.1 VHDL语言的基本结构 (6)3电子密码锁的设计与实现 (8)3.1电子密码锁设计要求 (8)3.2总体设计思想 (8)3.3子模块的设计思想及实现 (9)3.3.1输入模块的设计与实现 (9)3.3.2控制电路设计与实现 (13)3.3.3显示模块设计与实现 (17)3.3.4电子密码锁的系统实现 (18)4电子密码锁的时序仿真 (19)4.1电子密码锁的设计流程 (19)4.2系统主要模块的仿真 (19)总结 (23)结束语 (24)参考文献 (25)附录 (26)1 绪论1.1 国内外现状及其发展随着人们生活水平的提高和安全意识的加强，对安全的要求也就越来越高。
实验报告四位数电子密码锁
四位数电子密码锁一，实验目的1.学习查找相关资料，并对小型项目开发有一定的认识；2.掌握能进行模块化设计的能力；3.学会对各部分电路，进行讨论、说明与仿真验证，最后在整合起来。
二，硬件要求1、拨位开关。
2、FPGA主芯片：EP1K30QC208。
3、LED显示模块。
4、4*4键盘。
5、七段数码管三，实验原理通过对4×4键盘进行扫描，然后获取其键值，并对其进行编码，从而进行按键的识别，并将相应的按键值进行显示。
键盘扫描的实现过程如下：对于4×4键盘，通常连接为4行、4列，因此要识别按键，只需要知道是哪一行和哪一列即可，为了完成这一识别过程，我们的思想是，首先固定输出4行为高电平，然后输出4列为低电平，在读入输出的4行的值，通常高电平会被低电平拉低，如果读入的4行均为高电平，那么肯定没有按键按下，否则，如果读入的4行有一位为低电平，那么对应的该行肯定有一个按键按下，这样便可以获取到按键的行值。
同理，获取列值也是如此，先输出4列为高电平，然后在输出4行为低电平，再读入列值，如果其中有哪一位为低电平，那么肯定对应的那一列有按键按下。
获取到行值和列值以后，组合成一个8位的数据，根据实现不同的编码在对每个按键进行匹配。
两功能键：在开锁状态时，一个用于清除数字，一个用于激活电锁。
在上锁状态，一个用于清除，一个用于解除电锁。
四、实验内容及步骤1、编写4*4数字密码锁的VHDL代码。
2、用MaxPlusII对其进行编译仿真。
3、在仿真确定无误后，选择芯片ACEX1K EP1K30QC208。
4、给芯片进行管脚绑定，在此进行编译。
5、根据自己绑定的管脚，在实验箱上对键盘接口、显示接口和FPGA之间进行正确连线。
6、给目标板下载代码，在4×4键盘输入键值，观看实验结果。
五、程序代码及说明LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL ;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL ;LIBRARY altera; ----这是利用库编译成的去拌电路。
课程设计报告-基于fpga的电子密码锁的设计
课程设计报告-基于fpga的电子密码锁的设计
一、引言
随着计算机技术的发展，传统的安全锁逐渐淡出人们的视野，取而代之的是一种更加
先进而安全的电子密码锁。
采用FPGA开发的电子密码锁在现代实用锁中变得越来越常见，它能够实现简单易懂、稳定可靠的安全锁功能，从而满足人们对安全问题日益严峻的需求。
本文主要介绍基于FPGA技术设计的电子密码锁的原理及实际应用，旨在为技术研究和产
品设计提供有价值的参考。
二、系统概述
电子密码锁是一种可以根据用户的输入及系统的设置的安全保护锁，它主要由输入接口、控制器、显示屏和锁具电源等组成。
基于FPGA设计的电子密码锁主要分为输入端处
理和控制端处理两部分，其中，输入端利用FPGA控制集成电路(IC)、有源转换器和输入/
输出连接器，实现密码锁的输入模块部分的处理功能；控制端利用FPGA实现温度检测和
按键、加密算法、记录密码信息等功能，满足密码锁的控制要求。
三、工作原理
电子密码锁工作原理主要是建立在输入接口和控制器之间的信息传输上。
当用户通过
输入接口输入密码时，控制器收到输入信号，利用自身中内置的加密算法，将输入的密码
信息和系统设置密码进行比对，如果密码正确，系统会将密码锁打开，从而使得受保护的
物品得到有效的安全保护。
四、总结
基于FPGA技术设计的电子密码锁为现代安全保护提供了一种先进的途径，其安全性
和可靠性得到了极大的提高，使得大多数受保护物品得到有效保护。
电子密码锁以及FPGA 技术的发展正在为我们日常生活与工作提供前所未有的便利，也将带给未来更多安全的思
考与希望。
电子密码锁实习报告
一、实习背景随着社会的发展，人们对安全性的要求越来越高。
传统的机械锁因其构造简单、易被撬开等问题，已无法满足现代生活的需求。
电子密码锁作为一种新型锁具，具有安全性高、操作方便等优点，逐渐成为人们生活中的重要组成部分。
为了提高自己的实际操作能力，我参加了电子密码锁的实习项目。
二、实习目的1. 了解电子密码锁的工作原理和设计方法。
2. 掌握电子密码锁的硬件电路和软件编程。
3. 提高自己的动手能力和团队协作能力。
三、实习内容1. 电子密码锁的硬件电路设计（1）选择合适的微控制器：本实习项目采用STM32微控制器作为核心处理单元，因其具有高性能、低功耗等特点。
（2）设计键盘输入电路：本电路采用4x4矩阵键盘，通过扫描键盘矩阵，实现密码输入。
（3）设计密码存储电路：采用EEPROM存储密码，具有断电保护功能。
（4）设计报警电路：当密码输入错误时，通过蜂鸣器发出报警信号。
（5）设计显示电路：采用LCD液晶显示屏，显示密码输入状态和错误次数。
2. 电子密码锁的软件编程（1）编写键盘扫描程序：通过扫描键盘矩阵，获取按键信息。
（2）编写密码存储程序：将输入的密码存储到EEPROM中。
（3）编写密码比对程序：将输入的密码与存储的密码进行比对，判断是否正确。
（4）编写显示程序：根据密码输入状态和错误次数，在LCD上显示相关信息。
（5）编写报警程序：当密码输入错误时，通过蜂鸣器发出报警信号。
3. 实验验证（1）搭建实验平台：将设计的硬件电路和软件程序进行集成，搭建实验平台。
（2）测试功能：对电子密码锁的各项功能进行测试，包括密码输入、密码存储、密码比对、报警、显示等。
（3）分析测试结果：根据测试结果，对电子密码锁的性能进行评估。
四、实习心得1. 通过本次实习，我对电子密码锁的工作原理和设计方法有了更深入的了解。
2. 在硬件电路设计过程中，我学会了如何选择合适的元器件，如何进行电路布局和布线。
3. 在软件编程过程中，我掌握了C语言编程技巧，提高了自己的编程能力。
密码锁实训报告心得体会
一、实训背景随着科技的不断发展，人们对于安全性的要求越来越高。
传统的机械锁已经无法满足现代生活的需求，因此，电子密码锁应运而生。
为了更好地了解电子密码锁的工作原理和应用，我们进行了一次密码锁的实训。
通过这次实训，我对密码锁有了更深入的了解，以下是我对这次实训的心得体会。
二、实训内容1. 实训目的（1）了解电子密码锁的工作原理和结构；（2）掌握电子密码锁的设计与实现方法；（3）提高动手能力和团队协作能力。
2. 实训内容（1）了解电子密码锁的基本原理；（2）学习电子密码锁的硬件电路设计；（3）学习电子密码锁的软件编程；（4）进行密码锁的组装和调试。
三、实训过程1. 理论学习在实训开始之前，我们首先对电子密码锁的基本原理进行了学习。
我们了解到，电子密码锁主要由单片机、键盘、显示屏、锁具等组成。
通过编程，单片机可以实现对键盘输入的密码进行识别，并控制锁具的开关。
2. 硬件电路设计在硬件电路设计过程中，我们学习了如何选择合适的元器件，并按照电路图进行焊接。
我们使用了单片机、键盘、显示屏、锁具等元器件，通过合理的布局和布线，完成了硬件电路的设计。
3. 软件编程在软件编程过程中，我们学习了C语言编程，并利用单片机的编程环境进行编程。
我们编写了密码输入、密码验证、锁具控制等程序，实现了电子密码锁的基本功能。
4. 组装与调试在组装与调试过程中，我们将硬件电路和软件程序结合起来，完成了密码锁的组装。
通过测试，我们发现了程序中存在的问题，并进行了修改和完善。
四、实训心得体会1. 提高动手能力通过这次实训，我学会了如何使用电子元器件，并按照电路图进行焊接。
在组装过程中，我学会了如何排除故障，提高了自己的动手能力。
2. 深入了解电子密码锁在实训过程中，我对电子密码锁的工作原理和结构有了更深入的了解。
我认识到，电子密码锁是一种高度集成的电子设备，它将单片机、键盘、显示屏、锁具等元器件有机地结合在一起，实现了安全、便捷的开锁方式。
基于FPGA的电子密码锁设计
基于FPGA的电子密码锁设计XXXX大学电子技术课程设计题目基于FPGA勺电子密码锁设计学生姓名XXX专业班级电子信息10—01 班学号XXXXXX院（系）电气信息工程学院指导教师XXX完成时间2013 年06月22 日基于FPGA勺电子密码锁设计课程设计任务书题目基于FPGA勺电子密码锁设计专业、班级电子信息工程10-01班学号XXXX姓名XXX主要内容、基本要求、主要参考资料等：主要内容:要求学生使用硬件描述语言（Verilog 或者VHDL）设计基于FPGA勺4位电子密码锁勺源程序。
实现如下功能：密码键入、密码存储、密码清除、密码变更、密码核对、激活电锁解除电锁等功能，同时给出4位显示电路设计。
基本要求：1、学会quartusll的使用，掌握FPGA的程序设计方法。
2、掌握硬件描述语言语法。
3、程序设计完成后要求在quartusll 中实现功能仿真。
主要参考资料:1、褚振勇• FPGA设计及应用（第三版）［M］.西安电子科技大学出版社.2012,42、陈怀琛.MATLAB及在电子信息课程中的应用［M］.北京：电子工业出版社.2008,13、林明权马维旻VHDL数字控制系统设计范例［M］.电子工业出版社2003,14、卢毅赖杰VHDL与数字电路设计［M］科学出版社2002完成期限： 2013.6.21 —2013.6.25指导教师签名：课程负责人签名：2013年6 月18 日基于FPGA的电子密码锁设计基于FPGA的多功能电子密码锁摘要基于FPGA设计的电子密码锁是一个小型的数字系统，与普通机械锁相比，具有许多独特的优点：保密性好, 防盗性强, 可以不用钥匙, 记住密码即可开锁等。
目前使用的电子密码锁大部分是基于单片机技术, 以单片机为主要器件, 其编码器与解码器的生成为软件方式。
系统所实现的功能：用户给电子密码锁设定一个密码，当使用本机键盘开锁时，该密码与用户设定的密码比较，如果密码正确，则开锁; 如果密码不正确，则允许用户重新输入密码，最多可输入三次，若三次都不正确，则扬声器报警，直到按复位键才允许再次输入代码。
四位电子密码锁设计剖析
高级电子线路实验报告题目：基于FPGA的四位电子密码锁设计院（系）：信息与通信学院专业：学生姓名：学号：2015 年 6 月18 日基于FPGA的的四位电子密码锁设计摘要本文主要介绍了一种运用可编程逻辑器件（FPGA）技术来编程实现电子密码锁的设计方法。
在整个系统设计实现中采用FPGA器件作为控制器，继而了解密码锁系统的总体流程、各个模块的功能与接口的分配。
基于FPGA，使用VHDL语言编写模块程序，再通过Quartus II 集成开发环境下进行设计、综合与仿真。
要求用Verilog HDL语言实现系统中的各个模块功能，并且能够仿真，验证本次设计四位密码锁的功能。
每按下一个数字键，就输入一个数值，并显示该数值，当按下密码更改键时会将目前的数字设定成新的密码。
当按下激活电锁键的时候可以将密码锁上锁。
当按下解除电锁键时会检查输入的密码是否正确，密码正确即开锁。
电子密码锁由键盘扫描模块、分频模块、密码计数模块、比较器模块、存储模块、显示模块和控制模块七大部分组成。
通过硬件描述，验证了整个设计的正确性以及系统的完整性。
关键词：可编程逻辑器件；电子密码锁；硬件描述；时序仿真引言本设计利用QuartusⅡ工作平台硬件描述语言，设计一种电子密码锁，并通过用FPGA 芯片实现。
用VHDL语言使用自顶向下的方法对系统进行了描述，并在FPGA芯片上实现。
设计充分利用了FPGA的资源可编程特性，可高效率的对系统进行升级与改进。
设计的密码锁可设置任意密码，比一般的四位密码锁具有更高的安全可靠性，因此，采用FPGA 开发的数字系统,不仅具有很高的工作可靠性,其升级与改进也极其的方便，应用前景十分宽广。
随着人们生活水平的提高和安全意识的加强，对安全的要求也就越来越高，因此导致了电子行业的蓬勃发展。
随着电子技术的发展，各类电子产品应运而生，电子密码锁就是其中之一。
在安全技术防范领域，具有防盗报警功能的电子密码锁逐渐代替传统的机械式密码锁，克服了机械式密码锁密码量少、安全性能差的缺点，使密码锁无论在技术上还是在性能上都获得了大大的提高。
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基于FPGA的四位电子密码锁设计与实现摘要：针对于传统密码锁安全性能低及可靠性差等问题,立足于芯片中数据存储的保密性,运用EDA技术自顶向下的设计方法,提出了基于FPGA的四位电子密码锁的设计与实现方法,所设计的四位电子密码锁具有解锁、密码修改、报警提示及液晶显示功能。
设计分析与仿真结果表明,基于FPGA所设计的四位电子密码锁保密性更高、灵活性更好,使得数据存储的整体可靠性增强,为提高数据的保密性提供了新的解决方案。
关键词：密码锁;FPGA;保密性;EDA技术;Design and Implementation of 4-Bit Electronic CipherLock Based on FPGAWANG Guo-qiang LI Shang-fu WANG Fei XIE Li-li WANG Qin SUN BaiSchool of Electronic Engineering,Heilongjiang University;Abstract：Traditional lock faces safety problem of low performance and poor reliability. Based on the data stored in the chip of confidentiality,and using EDA technology top-down design approach,we proposed the design and implementation of a 4-bit FPGA-based electronic lock,which provides unlock,passwordchange,alarm and LCD functions.Design analysis and simulation results show that the designed FPGA-based electronic lock provides better confidentiality,flexibility and reliability for data storage.This approach provides a novel solution for improving data confidentiality.Keyword：Coded lock;FPGA;Confidentiality;EDA technology;0 引言随着时代的发展,人们生活水平逐步提高,同时安全意识也日益增强,如何实现家庭防盗这一问题就尤其突出。
传统的机械锁由于其构造简单,锁芯直接外露,导致被撬的事情比比皆是。
因此,随着电子技术工业的发展,数字电子技术已经深入到人们的日常生活中,层出不穷的电子产品也向着高端方向发展,电子密码锁也就应运而生,在生活安全领域,具有防盗、报警功能的电子密码锁完全打破了机械密码锁的密码量少和安全性差的缺点[1]。
电子密码锁的复杂性,需要设计专门的电子电路和技术,许多相关研究机构和组织的科研人员进行了大量研究。
目前该领域的研究主要集中在如何使电子密码锁体积缩小、可靠性提高、成本降低、续航能力增强以及应用范围提升等方面,所以设计一款安全、可靠和廉价的电子锁有着重大的意义[2]。
1 电子密码锁的系统框图本设计系统由主控芯片(FPGA)、显示电路、报警电路和开/关门电路组成,而主控芯片又可分为按键处理部分、控制部分和译码显示部分。
系统原理图如图1所示。
图1 系统原理图下载原图2 设计原理及流程设计采用传统的硬件电路设计方法来设计系统的硬件。
基于FPGA电子密码锁[3] ,将开锁电路、执行电路、报警电路[4]和键盘输入次数锁定电路等完整地集成在一个电路板;包括输入电路模块、密码识别电路模块、密码错误报警模块和显示模块。
通过键盘输入密码,用FPGA作为中控芯片,配以硬件的电路,接收代码,跟存储中的密码进行比对,如果密码正确则驱动电磁执行器进行开锁[5] ,密码不正确,允许再次输入密码,若连续3次输入错误,则通过通信线路引导智能报警系统进行报警。
其中,中控芯片又可分为按键处理部分、控制部分和译码显示部分[6] ,用电磁继电器代替传统的机械式密码锁,用数码管显示输入的数字,由于采用的是可编程逻辑器件FPGA,使得系统有相当大的灵活性,随时可以进行硬件升级、扩展。
而且系统设计完善以后还可以将主控的FPGA固化成一片ASIC[7-8] ,那么这块ASIC就可以作为专用的数字密码锁芯片。
该电子密码锁通过各个模块间的相互配合,利用密码识别模块检验其准确性,根据准确性来激发报警模块。
最终将会显示其是否成功,然后执行解开锁功能来完成既定的安全任务。
3 四位电子密码锁的设计与实现3.1 输入电路模块本密码锁采用四位二进制编码作为密码进行输入,输入电路模块即借助DE2开发板这个平台,利用四个去抖按键键入密码,一个拨动开关作为复位键。
由于按键上面没有确切的数字,本设计通过程序设定:K0、K1、K2和K3分别对应二进制数字0、1。
所以密码共有2=16种组合方式,相对比较繁琐,不易破解。
输入电路模块作为人机交互的模块,其作用就是传递人与机器间的信息,即通过对按键的识别进行采集,并传递给中控芯片。
3.2 密码识别电路模块密码识别电路模块是接收中控芯片传递给它的密码信息进行识别。
首先通过对程序编程预置初始密码,然后随着中控芯片收到输入电路模块的密码信息后[9] ,发送命令给密码识别电路模块,让与预置的初始密码进行比对,不论正确与否,该模块都会将比对后的信息反馈回中控芯片。
3.3 密码错误报警模块当中控芯片收到密码识别电路模块反馈的信息后,判断该密码是否正确;如若错误,中控芯片则会发送信息给密码错误报警模块,该模块会触发导致响铃报警,并使报警灯LED D0灯熄灭。
3.4 显示模块显示模块包括字符液晶显示屏和LED灯两个部分。
字符液晶显示屏能清晰地显示输入的密码,以防止由于失误键入错误密码,而LED灯能直观地表示出密码输入的正误,二者相辅相成,使本设计更人性化,更加利于操作。
3.5 各个模块具体实现3.5.1 FPGA有限状态机本设计是通过FPGA有限状态机来实现[8] ,设计有限状态机最开始的工作时要确定电路,包括哪些状态,比如某个电路包括4个状态,S0、Sl、S2和S3。
然后对所有状态给出一个状态编码,比如为状态S0赋予编码00,为状态Sl赋予编码01,为状态S2赋予编码10,为状态S3赋予编码11。
状态编码是状态的标识,保存在寄存器当中,对于此编码形式,只需一个2位的寄存器就可以了。
如图2所示,有限状态机应该包括以下状态:密码为输入前的等待状态、输入密码时的等待状态、输入密码正确时的通过状态、输入密码错误时的警报状态。
图2 有限状态机的状态下载原图其中当密码输入时又可包括以下状态:正常输入状态、异常输入状态(包括命令状态)。
图3(该图是在程序编译后,tools->Netiist_Vewers->RTL Vewer得到的)表示了密码输入时候的次状态机,表示了4个密码输入的顺序状态,以及输入完成后的等待确认状态。
图3 密码输入的次状态机下载原图3.5.2 密码的输入本次密码锁的密码输入采用FPGA芯片上的4位单个按键K0、K1、K2和K3,在前面的输入电路模块中已提到:每个按键都有0和1两种表现形式,通过程序,按下按键表示密码“1”,没有按键表示密码“0”。
假如要更改输入的数字,可以按复位键,重新按键。
密码输入4位按键后可以自动检验密码的正误。
3.5.3 密码的显示密码显示采用数码管动态扫描显示[9] ,初始时显示4位密码,当输入密码后数码管的第1位、第2位、第3位、第4位会依次显示输入的密码,错误后复位可以重新输入。
密码显示采用的是记录密码的寄存器的数据,显示扫描的扫描时间设置为1ms左右,这样显示不会出现闪烁或者残影[10]。
3.5.4 电路的识别当输入密码正确时,中控芯片会进行判断识别,通过LED灯来显示输入的密码正确与否。
当密码输入正确时,LED D3灯亮。
3.5.5 警报识别电路当密码输入错误时,系统会进行报警,使LED灯显示为1110,即LED D0亮。
并且反馈给中控芯片触发报警模块,当警报过一段时间之后,系统会进入Waits状态,然后恢复初始状态。
3.5.6 密码锁控制电路密码锁的控制电路是实现锁的功能[11] ,当密码输入正确后,输入信号通过中控芯片向密码锁控制电路发出命令进行解锁。
密码锁控制电路的主要部分便是电磁继电器。
这里的电磁继电器就相当于锁,之前已提出当信号正确便会通过中控芯片,密码锁控制电路实现既定功能。
使用电子密码锁的时候,只会用到两种工作模式[12] ,一种是密码输入正确后自动开锁,另一种是密码错误向中控芯片反馈信息并报警。
4 仿真结果与性能分析本文设计对于密码锁模块功能的仿真将采用QuartersⅡ软件来实现。
4.1 仿真流程在完成编写、编译VHDL程序后,则进行仿真验证VHDL程序。
仿真流程图如图4所示。
图4 仿真流程图下载原图4.2 密码识别电路仿真当密码输入1111正确之后,LED灯对应数值变成0111,此时表示解锁通过。
同时,在经过一段时间之后,LED灯又变成了初始值0010,如图5所示。
图5 密码识别电路仿真结果下载原图本设计全局时钟设置为50 MHz、zero1、one1、yes、three1即为键入密码的输入信号,复位键resetb一直处于高电平状态,即没有复位、0、1、2、3作为输出信号分别对应灯LED D0、LED D1、LED D2、LED D3,高电平时LED灯灭,低电平LED灯亮。
当输入信号都为高电平时,即输入密码为1111,输出信号3为低电平,即LED D3灯亮。
4.3 警报识别电路仿真当密码输入1110错误之后,LED灯变成1110,此时表示报警。
同时,在经过一段时间之后,LED灯又变成了初始值0010。
如图6所示。
图6 警报识别电路仿真结果下载原图5 结束语数据安全是衡量系统保密性的重要指标,因此,对于密码锁的研究十分重要。
本文基于ALTERA公司的DE2开发板,所有算法完全由硬件电路来实现,使得系统的工作可靠性大为提高;同时由于FPGA具有在系统可编程功能,当设计需要更改时,只需更改FPGA中的控制和接口电路,利用EDA工具将更新后的设计下载到FPGA中即可,无需更改外部电路的设计,大大提高了设计的效率,充分发挥了该芯片的作用。
该密码锁采用四位按键输入密码,操作简单。
并且借助FPGA这个工作平台,将密码输入模块、密码识别模块、错误报警模块和显示模块有机地结合在一起,使之构成一个完善的系统,完成了数字电子密码锁的密码录入、密码识别功能,并通过LED灯的显示能清晰地判断输入密码是否正确。