VHDL四位密码锁课程设计.doc

课 程 设 计 报 告电子与信息工程学院EDA课程设计报告（ 2011 2012 学年 第 一 学期）班 级： 电子0903 学 号： 姓 名： 指导教师： 陈智萍 2011年 9 月课程设计题目：四位密码锁1. 掌握VHDL语言的使用，学会用VHDL语言来编程解决实际问题；2. 学会使用EDA开发软件设计小型综合电路，掌握仿真的技巧；3. 学会应用开发系统实现硬件电路，检验电路的功能。内容和要求：用VHDL语言设计一个密码锁，用波形仿真验证其功能后，实现到GW48实验系统。功能描述：用于模仿密码锁的工作过程。完成密码锁的核心控制功能。功能要求：设计一个密码锁，平时处于等待状态。管理员可以设置或更改密码。如果不预置密码，密码缺省为“1234”。用户如果需要开锁，按相应的按键进入输入密码状态，输入4位密码，按下确定键后，若密码正确，锁打开；若密码错误，将提示密码错误，要求重新输入，三次输入都错误，将发出报警信号。报警后，只有管理员作相应的处理才能停止报警。用户输入密码时，若输入错误，在按下确定键之前，可以通过按取消键重新输入。正确开锁后，用户处理完毕后，按下确定键，系统回到等待状态。系统操作过程中，只要密码锁没有打开，如果60秒没有对系统操作，系统回到等待状态。要求密码在输入过程中被依次显示，即先输入的为密码的第一位，总是显示在最左边。用两个发光二极管模拟显示，其中一个显示当前的工作模式，灭表示用户模式，亮表示管理员模式；另外一个指示锁的状态，灭表示锁处于锁定，亮表示锁被开启。注意：用两个按键实现密码输入，Key1选择输入的是第几位密码，KEY2输入密码数字。 功能描述：初始状态：初次使用密码锁时，要先用Reset键初始化。初始状态下，用户密码为“1234”，管理员密码为“0000”。用户开锁：默认情况下，密码锁处于用户使用状态。如果当前为管理员状态，则按下user键回到用户状态。用户开锁时，输入四位数用户密码，可以从out_code6的输出状态确定密码输入状态。如输入错误则按下clear清除前一位输入。输入完毕后按enter，如果密码正确，则开锁，否则重新输入密码。开锁后再次按下enter键则关锁，回到等待状态。三次密码输入错误，警报器alarming为1。要管理员输入管理员密码解除警报。此时哪怕用户再输对密码也没用。管理员解除警报：当用户三次密码输入错误的时候，alarming为1，此时，只要管理员密码输入正确后，按下clear键，alarming为0，报警取消。管理员修改密码：在非警报和为开锁状态下，任何时候按admin键进入管理员状态。按chgcode选择修改密码，先选择修改的是用户密码还是管理员密码。修改用户密码则按user键，修改管理员密码则按admin键。然后分别输入旧密码，新密码，新密码要输入两次。旧密码与所要修改的密码对应。如旧密码输入错误，则无法修改；当验证不成功即两次新密码不相同时，修改密码失败。返回等待状态。成功后也返回等待状态。定时返回：用户在未开锁状态下，60s没有按键输入，则返回等待状态，但不包括alarming状态。只要是alarming，则只有管理输入管理员密码才能解锁并按下clear消除警报。设计思路：设计密码锁时，采用自顶向下的设计方法。将整个系统分成几个子模块：输入输出模块，控制模块，按键设置模块和60s计时器模块。 控制模块是整个程序的主要部分，采用状态循环的办法，以用户每按下一次按键为计量单位，划分状态，以实现各种功能。60s计时器模块是完成60s没有按键则返回等待状态这一功能的主要模块。这个模块的核心思想是一个变量numtime计数。变量numtime的初始值为0，在无报警为开锁的情况下，时钟每秒发出一个上升沿信号，计数一次，如有按键则numtime清零，否则计数到60即“111100”则返回信号back变为1，返回等待状态。按键设置模块是将各种功能按键用高低电平赋值，便于调用。设计内容（原理图以及相关说明、调试过程、结果）library IEEE;use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY E_lock IS PORT( clk,user,admin,clear,enter,chgcode,res,key1,key2:IN STD_LOGIC; num:IN STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0); openlock:buffer std_logic; alarming,o_ua,o_chgcode,chgcode_ua:OUT STD_LOGIC; out_code4:out std_logic_vector(3downto 0) ); END E_lock;ARCHITECTURE behave OF E_lock ISTYPE STATES IS (ss,sw,s0,s1,s2,s3,s4,s5,s6,s7);SIGNAL state:STATES;SIGNAL one_key,code0,code1,code2,code3:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);SIGNAL user_code,admin_code:STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0); -用户密码 管理员密码SIGNAL temp_code,old_code:STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0); -当前密码 旧密码SIGNAL new_ctime:STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);SIGNAL key:std_logic_vector(7 downto 0);SIGNAL alarm,inkey,ifnum,s_ua,chg_c,c_ua,back:std_logic;SIGNAL out_code:std_logic_vector(3 downto 0);SIGNAL numtime:std_logic_vector(9 downto 0);BEGIN temp_code=code0&code1&code2&code3; key=user&admin&chgcode&enter&clear&res&key1&key2; inkey=user or admin or chgcode or enter or clear or key1 or key2; ifnum=not(one_key(3) and (one_key(2) or one_key(1); -ifnum=1,the key is a num o_ua=s_ua;-表明当前状态为管理员或是用户 chgcode_ua=c_ua;-表明当前更改的密码为用户密码或是管理员密码 o_chgcode=chg_c;-当状态为“1”时表明正在修改密码 out_code4=out_code; alarming=alarm; main:PROCESS(res,clk) variable n,m:std_logic_vector(1 downto 0):=00; variable new1_code,new2_code:std_logic_vector(15 downto 0); BEGIN if (res=1)then state=ss;-出厂状态，用来初始化密码锁的各项设置 user_code=0001001000110100;-1234 admin_code=0000000000000000;-0000 n:=00; s_ua=0; c_ua=0; chg_c=0; new_ctime=00; alarm state if back=1 then state=sw; elsif (ifnum=1 and alarm=0 and chg_c=0 ) then code3=one_key; out_code=0001; state=s1; elsif (ifnum=1 and c_ua=0 and chg_c=1 ) then old_code=user_code; code3=one_key; out_code=0001; state=s1; elsif (ifnum=1 and alarm=1 and s_ua=1 and chg_c=0 ) then code3=one_key; out_code=0001; state=s1; elsif (ifnum=1 and c_ua=1 and chg_c=1 ) then old_code=admin_code; code3=one_key; out_code=0001; state=s1; elsif (one_key=0011and chg_c=0 )then s_ua=1; state=s0; elsif (one_key=0100and chg_c=0 and alarm=0) then s_ua=0; state if back=1 then state=sw; elsif(ifnum=1)then code2=one_key; out_code=0011; state=s2; elsif (one_key=0000)then -clear out_code=0000; state=s0; elsif (one_key=0100 and chg_c=0) then -user out_code=0000; s_ua=0; state=s0; elsif (one_key=0011 and chg_c=0) then -admin out_code=0000; s_ua=1; state if back=1 then state=sw; elsif(ifnum=1)then code1=one_key; out_code=0111; state=s3; elsif (one_key=0000)then out_code=0001; state=s1; elsif (one_key=0100 and chg_c=0) then out_code=0000; s_ua=0; state=s0; elsif (one_key=0011 and chg_c=0) then out_code=0000; s_ua=1; state if back=1 then state=sw; elsif(ifnum=1)then code0=one_key; out_code=1111; state=s4; elsif (one_key=0000)then out_code=0011; state=s2; elsif (one_key=0100 and chg_c=0) then out_code=0000; s_ua=0; state=s0; elsif (one_key=0011 and chg_c=0) then out_code=0000; s_ua=1; state if back=1 then state=sw; elsif (one_key=0001 and chg_c=0)then -enter state=s5; out_code=0000; elsif (one_key=0001 and chg_c=1and m=00)then -enter out_code=0000; if (old_code=temp_code) then m:=01; state=s0; else state=sw; end if; elsif (one_key=0001 and chg_c=1and m=01)then -enter out_code=0000; new1_code:=temp_code; m:=10; state=s0; elsif (one_key=0001 and chg_c=1and m=10)then -enter out_code=0000; new2_code:=temp_code; if (new1_code=new2_code and c_ua=0) then user_code=new2_code; state=sw; elsif(new1_code=new2_code and c_ua=1)then admin_code=new2_code; state=sw; elsif(new1_code/=new2_code) then state=sw; end if; elsif (one_key=0000)then -clear out_code=0111; state if (s_ua=0 and temp_code=user_code) then openlock=1; state=s6; elsif (s_ua=0and temp_code/=user_code) then n:=n+1; if n=11 then alarm=1; state=s0; out_code=0000; else state=s0; out_code=0000; end if; elsif (s_ua=1 and temp_code=admin_code) then state=s6; elsif(s_ua=1 and temp_code/=admin_code) then state if back=1 then state=sw; elsif(one_key=0001)then-enter state=sw; elsif(one_key=0000and alarm=1) then -clear alarm=0; state=s0; out_code=0000; elsif(one_key=0010) then chg_c=1; state m:=00; if back=1 then state=sw; elsif(one_key=0100)then c_ua=0; old_code=user_code; state=s0; elsif(one_key=0011)then c_ua=1; old_code=admin_code; state alarm=0; s_ua=0; c_ua=0; m:=00; n:=00; openlock=0; out_code=0000; chg_c=0; stateone_keyone_keyone_keyone_keyone_keyone_keyone_keyone_keyone_key=1111; 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