1、电子密码锁设计
设计任务及要求分析
设计一个电子密码锁，在锁开的状态下输入密码，设置的密码共 4 位，用数 据开关 K1～K10 分别代表数字 1，2，¼，9，0，输入的密码用数码管显示，最
后输入的密码显示在最右边的数码管上，即每输入一位数，密码在数码管上的显
示左移一位。可删除输入的数字，删除的是最后输入的数字，每删除一位，密码
在数码管的显示右移一位，并在左边空出的位上补充"0" 用一位输出电平的状 。
态代表锁的开闭状态。
根据题目要求，本次设计包括键盘输入电路的设计，输出显示电路的设计， 密码控制电路。其中输出显示电路包括数码管显
2、示电路和密码锁开关状态显示电
路。
方案比较及认证
在本次设计中，我们使用的 Altera 公司的 FPGA 芯片 EPF10K10LC84-3。由
于采用 VHDL 语言设计,使用 FPGA 实现,因而体积小,功耗低、性能特别灵活,
稍加修改就可以改变密码的位数和输入密码的次数,因而升级和维护都很方便,而 且容易做成 ASIC 芯片,具有较好的应用前景。但由于结构还比较简单,有待进一
步完善。
系统原理阐述
在本实验中采用的是VHDL编程，通过文本编辑方式 建立模块，通过原理图
方式将生成的图形符号连接，然后再下载，进行硬件
3、的仿真。
为达到密码锁的以上功能，可将电子密码锁分为以下几个模块进行设计：按 键输入电路：2、密码控制电路：包括密码删除、修改与检验。3、输出显示电路。
其中，最为关键的是密码控制电路即主电路的设计。
可以为主电路分配如下管脚：其中 set为密码设置端口， check为密码检验 端口， close为关锁端口， back为删除密码端口， clk时钟输入端口， dn[3..]
为数字输入端口，lock密码锁状态显示端口。
在此电路中每输一位数，密码在数码管上左移一位。设制删除密码back，每
按下一次back，删除最后输入的数字，左边空处补0。
设置密码确认信号set，
4、当四位密码输入完毕，按下set，设置的密码被存储。 设置密码锁状态信号lock, lock=0表示锁未开，lock=1表示锁开，同时设置
关锁信号close，按下close，则锁关闭。
设置密码检验信号check,在lock=0下从数据开关书去四位开锁数字，按下
check，若数据等于设置的密码或万能密码，则 lock=1
设计方案结构图
根据本次设计的特点，可以根据对密码的处理方式分为密码输入模块， 密码
存储模块，密码设置模块，密码显示模块。如下图所示：
密码输入模块
密码存储模块
密码控制模块
5、
密
码显示模
块
图1
其中，密码输入模块即为按键编码电路，其原理图如下。 其中n[9..0]为按
键输入端口， sout[3..0] 为输出端口。按键输入编码通过案件输入高低电平，
每按一个键通过编码显示对应的数字。
图2
密码存储模块即使用EPF10K10LC84-3芯片中的寄存器模块。
密码控制模块的原理图如所示。其中set为密码设置端口， check为密码检
验端口，close为关锁端口，back为删除密码端口，clk时钟输入端口， dn[3..]
为数字输入端口，sout[15..0]为16位输出端口，lock密码锁状态显示端口。
图3
软件设计
软件思想
为了简化设计过程，根据 fpga 的设计特点，我在本次设计过程中将整个软 件设计分成不同的功能模块:键盘输入模块，数码管显示模块，密码存储模块，
密码匹配模块。对上述每个模块进行程序编程和波形仿真正确以后，再把它们添
加至工程下进行整体编译，管脚分配和整体原理图生成。最后对整个工程进行功
能仿真。
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