毕业论文基于vhdl的电子密码锁的设计论文.doc

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项目论证，项目可行性研究报告，可行性研究报告，项目推广，项目研究报告，项目设计，项目建议书，项目可研报告，本文档支持完整下载，支持任意编辑！选择我们，选择成功！项目论证，项目可行性研究报告，可行性研究报告，项目推广，项目研究报告，项目设计，项目建议书，项目可研报告，本文档支持完整下载，支持任意编辑！选择我们，选择成功！单片机论文，毕业设计，毕业论文，单片机设计，硕士论文，研究生论文，单片机研究论文，单片机设计论文，优秀毕业论文，毕业论文设计，毕业过关论文，毕业设计，毕业设计说明，毕业论文，单片机论文，基于单片机论文，毕业论文终稿，毕业论文初稿，本文档支持完整下载，支持任意编辑！本文档全网独一无二，放心使用，下载这篇文档，定会成功！下载需知SelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointselectionParagraaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaphFormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesTSelectionParbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbagraphFoLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointse11111111111111111111111111111111lectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPoctionParagraphFormatLineSpaci2222222222222222222222ngLinesToPoints2SelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointselectionParagraphFccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLine本站上传的文档资源均来自互联网，以分享为目的，为有需要者提供学习与参考，版权为原作者所有，若侵犯到原作者的权益, 请提出指正, 及时与网站客服联系，并提供必要的证据，如属实，网站会在第一时间进行处理，立即删除相应下载链接页面并将文档删除。SelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointselectionParagraaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaphFormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesTSelectionParbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbagraphFoLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointse11111111111111111111111111111111lectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPoctionParagraphFormatLineSpaci2222222222222222222222ngLinesToPoints2SelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointselectionParagraphFccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLines 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Insights的数据显示，FPGA市场从1999年的29亿美元增长到去年的56亿美元，几乎翻了一番。Matas预计这种高速增长局面以后很难出现，但可编程逻辑器件依然是集成电路中最具活力和前途的产业。本文介绍的VHDL密码锁应具有如下功能：密码预先存入寄存器中，开锁时，输入密码存入另一寄存器中，当按下“确定”键时，启动比较器，比较两个寄存器中的内容，当结果相同时开锁;当结果不同时不开锁。用户需要修改密码时，先开锁，再按“设定密码”，清除预先存入的密码，通过键盘输入新的2位十进制码，按“确定”完成。关键词：VHDL，密码锁，矩阵目录摘要1目录2一、 设计要求3二 电路组成3三 功能电路的设计41、总体设计框图42、键盘接口电路43时序产生电路64键盘扫描电路75键盘消抖电路86键盘译码电路107按键存储电路13（1）SISO串行输入/串行输出14（2）SIPO-串行输入/并行输出15（3）PISO-并行输入/串行输出16（4）PIPO-并行输入/并行输出178密码设置和比较模块189电锁控制电路设计19（1）数字按键输入部分19（2）功能键输入部分19（3）三种工作模式19附件1：程序清单20一、 设计要求设计一个简单的数字电子密码锁，密码为6位。功能1、 密码输入：每按下一个键，要求在数码管上显示，并依次左移；2、密码清除：清除密码输入，并将输入置为”000000”；3、密码修改：将当前输入设为新的密码；4、上锁和开锁。二 电路组成为达到以上功能，可将电子密码锁分为以下几个模块：1、键盘接口电路键盘矩阵、键盘扫描、键盘消抖、键盘译码及按键存储。2、电锁控制电路：数字按键输入、存储及清除。功能按键的设计。密码清除、修改与存储。电锁的激活与解除。3、输出显示电路BCD 译码、动态扫描电路。三 功能电路的设计1、总体设计框图2、键盘接口电路矩阵式键盘工作原理：矩阵式键盘是一种常见的输入装置，在计算机、电话、手机、微波炉等各工电子产品中被广泛应用。如图所示为一34 矩阵式键盘。矩阵式键盘以行、列形式排列，图中为4 行3 列，键盘上的每一个按键盘其实是一个开关电路，当某键被按下时，该按键所对应的位置就呈现逻辑0 的状态，键盘的扫描可以以行扫或列扫方式进行，图中为行扫方式，KEYR3KEYR0 为扫描信号，其中的某一位为0 即扫描其中的一行，具体见表1-1.键盘扫描信号KEYR3 与第一行相连，KEYR2 与第二行相连，依此类推。很显然，扫描信号的变化顺序为：0111、1011、1101、1110，周而复始。在扫描的过程中，当有键按下时，对应的键位就为逻辑0状态，从而从KEYC2.0 读出的键值相应列为0.具体情况如表1-2 所示：若从KEYC2.0 读出的值全为1 时，表示没有键被按下，则不进行按键的处理。如果的键被按下，则将KEYC2.0 读出的送至键盘译码电路进行译码。表1-2 键盘扫描与其对应的键值的关系时序产生电路：时序电路的产生：在一个系统的设计中，往往需要多种时钟信号，最为方便的方法是利用一个自由计数器来产生各种需要的频率。本电路需要：系统主时钟、消抖取样时钟和动态扫描时钟。3时序产生电路有如下VHDL 程序，请分析其输出结果：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL ;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL ;ENTITY free_counter ISPORT (CLK : IN STD_LOGIC ;CLK_A : OUT STD_LOGIC ;CLK_B : OUT STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0) ;END free_counter ;ARCHITECTURE a OF free_counter ISSIGNAL Q : STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);BEGINPROCESS (CLK)BEGINIF CLKEVENT AND CLK = 1 THENQ = Q + 1;END IF;END PROCESS;CLK_A = Q(1) ;CLK_B = Q(4 DOWNTO 3) ;END a ;分析：首选信号Q 建立一个9 位自由计数器，对输入主时钟进行降频处理；使用CLK_A=Q(1)语句，取得一个脉冲波形，对主时钟进行2 分频，其值为0、1、0、1；使用CLK_B=Q(4 DOWNTO 3)语句，取得一脉冲序列，依次为00、01、10、11、00.；4键盘扫描电路目标：提供键盘扫描信号，即表1-1 中的KEYR3.0，变化顺序依次为0111、1011、1101、1110.。依次重复出现。程序清单：LIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL ;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL ;ENTITY scan ISPORT (CLK : IN STD_LOGIC ;CLK_SCAN : OUT STD_LOGIC_VECTOR (3 downto 0);END scan ;ARCHITECTURE a OF scan ISSignal S : STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);SIGNAL Q: STD_LOGIC_VECTOE(3 DOWNTO 0);BeginPROCESS (Clk)BeginIF CLKEvent AND CLK=1 thenQ = Q+1;S :=Q(3 DOWNTO 2);END IF;END PROCESS;-排错！SCAN_OUT= 1110 WHEN S=0 ELSE1101 WHEN S=1 ELSE1011 WHEN S=2 ELSE0111 WHEN S=3 ELSE1111;END a ;说明：程序中，S 信号是用来产生扫描信号的四个状态，Q 是为了对输入主时钟进行降频处理。5键盘消抖电路因为按键大多是机械式开关，在开关切换的瞬间会在接解点出现来回弹跳的现象，其现象可用图1-2表示：由图可见，虽然只是按了一次键，实际产生的按键信号却不只跳动一次，经过取样信号的检查后，将会造成误码判，认为是按了两次键。如果调整取样频率，可以发现抖现象得到了改善。按键信号：取样信号：取样结果：调整取样频率后的情况如下:程序清单：LIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.ALL;LIBRARY altera;USE altera.maxplus2.ALL;ENTITY debouncing ISPORT(d_in, clk : IN STD_LOGIC;dd1, dd0, qq1, qq0 : OUT STD_LOGIC ;d_out,d_out1 : OUT STD_LOGIC);END debouncing ;ARCHITECTURE a OF debouncing ISsignal vcc, inv_d : std_logic ;signal q0, q1 : std_logic ;signal d1, d0 : std_logic ;BEGINvcc = 1 ;inv_d vcc , q = q0 , clk = clk, clrn = inv_d , prn = vcc);dff2 : dff PORT MAP (d =vcc , q = q1, clk = clk, clrn = q0 , prn = vcc);process (clk)beginif clkevent and clk=1 thend0 = not q1;d1 = d0;end if ;end process ;dd0 = d0; dd1 = d1; qq1 = q1; qq0 = q0;d_out = not (d1 and not d0);d_out1 = not q1 ;END a;6键盘译码电路从前面所述的键盘扫描电路的输出可以看出，扫描得到的信号规律性不强，例如数字键主要用来输入数字，但键盘扫描输出无法拿来直接使用，必须对其进行译码才能使用。如表所示，只要使用casewhen 或when else 语句，便可完成设计。键盘译码程序清单：LIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL ;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL ;-*ENTITY KEYBOARD_DEC1 ISPORT (clk : IN STD_LOGIC ;CLK_KEYBOARD : IN STD_LOGIC_VECTOR (1 downto 0);C: IN STD_LOGIC_VECTOR (2 downto 0); -key code after debounceout_numb : OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 downto 0); - for numb. keyout_func : OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 downto 0); - for func. keyflag_numb : OUT STD_LOGIC ; -flag for numb. keyflag_func : OUT STD_LOGIC -flag for func. keyKEYR3.0 KEYC2.0 对应的按键 译码输出 功能011 1 0001 数码输入0111 101 2 0010 数码输入110 3 0011 数码输入011 4 0100 数码输入1011 101 5 0101 数码输入110 6 0110 数码输入011 7 0111 数码输入1101 101 8 1000 数码输入110 9 1001 数码输入011 0 0100 激活电锁1110 101 0000 数码输入110 00017);END KEYBOARD_DEC1 ;-*ARCHITECTURE a OF KEYBOARD_DEC1 ISsignal FF : std_logic ; -FLAG OF FUNC.signal FN : std_logic ; -FLAG OF NUMB.signal Z : std_logic_VECTOR(4 downto 0) ; -SCAN CODEsignal F : std_logic_VECTOR(3 downto 0) ; -FOR FUNC. CODEsignal N : std_logic_VECTOR(3 downto 0) ; -FOR NUMB. CODEBEGINPROCESS(clk)beginZ N N N N N N N N N N N F F F = 1000 ;end case ;END IF ;end process ;FN = NOT ( N(3) AND N(2) AND N(1) AND N(0) ) ;FF = ( NOT F(3) AND F(2) AND NOT F(1) AND NOT F(0) OR (NOT F(3) AND NOT F(2) ANDNOT F(1) AND F(0) ) ;-CONNECTIONFLAG_NUMB = FN ;8FLAG_FUNC = FF ;OUT_NUMB = N ;OUT_FUNC = F ;END a;说明：1、键盘译码电路除了负责将键盘送出的数据进行译码外，另外就是在译码的同时，必须判别所按下的是数字键还是功能键。2、若为数字键，则 flag_numb=1，且out_num 输出BCD 码，并送往显示电路。3、若为功能键，则 flag_func=1，且out_func 输出4 位码，并送往电锁控制电路。7按键存储电路因为每次按键都会产生新的数据，可能会覆盖前面的数据，所以需要一个按键存储电路，将键盘扫描译码后的结果记录下来。这一功能可以用移位寄存器来实现。常见的移位寄存器的下列四种：A.串行输入/串行输出（SISO）B.串行输入/并行输出（SIPO）C.并行输入/串行输出（PISO）D.并行输入/并行输出（PIPO）（1）SISO串行输入/串行输出LIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.ALL;ENTITY siso ISPORT(DATA_IN :IN STD_LOGIC;CLK :IN STD_LOGIC;DATA_OUT :OUT STD_LOGIC);END siso ;ARCHITECTURE a OF siso ISSIGNAL Q: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);BEGINPROCESS(CLK)BEGINIF CLKEVENT AND CLK = 1 THENQ(0) = DATA_IN;FOR I IN 1 TO 3 LOOPQ(I) = Q(I-1);END LOOP;END IF;END PROCESS;DATA_OUT = Q(3);END a;（2）SIPO-串行输入/并行输出LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL ;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL ;ENTITY sipo ISPORT(D_IN :IN STD_LOGIC;CLK :IN STD_LOGIC;D_OUT :OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);END sipo;ARCHITECTURE a OF sipo ISSIGNAL Q: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);BEGINPROCESS(CLK)BEGINIF CLKEVENT AND CLK = 1 THENQ(0) = D_IN;FOR I IN 1 TO 3 LOOPQ(I) = Q(I-1);END LOOP;END IF;END PROCESS;D_OUT = Q;END a;（3）PISO-并行输入/串行输出LIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.ALL;ENTITY piso ISPORT(DATA_IN :IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);CLK :IN STD_LOGIC;nLOAD :IN STD_LOGIC;DATA_OUT :OUT STD_LOGIC);END piso;ARCHITECTURE a OF piso ISSIGNAL Q: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);BEGINPROCESS(nLOAD,CLK)BEGINIF nLOAD = 0 THENQ = DATA_IN;ELSIF CLKEVENT AND CLK = 1 THENq(1) = Q(0) ;FOR I IN 1 TO 3 LOOPQ(I) = Q(I-1);END LOOP;END IF;END PROCESS;