课程设计模板(1)

1、可编程数字系统课程设计报告课程名称：可编程数字系统课程设计题目：电子密码锁姓 名：冼金学院：物理与电信工程学院专 业：通信工程年 级：2011学 号：20113100136一课程设计目的熟悉EDA工具，掌握用硬件描述语言VHDL进行数字系统设计的基本方法和流程，提高工程实践能力。二设计任务设计一密码锁，用VHDL语言描述，用QuartusII工具编译和综合，并在实验板上实现，撰写实验报告。数字锁即电子密码锁，锁内有预置密码，如果输入代码与锁内密码一致，锁被打开；否则，应封闭开锁电路，若多次输入错误密码，应发出报警信号。 三功能要求与技术指标本设计设计一个4 位数字锁，并验证其操作。1

2、、基本功能： （1）开锁密码为 4 位十进制数，通过按钮输入密码，输入的密码在4个数码管上显示，若与锁内预置的密码一致，输出开锁信号（以点亮一个LED灯表示开锁）。（2）按钮开关输入须消抖处理。2、扩展功能：（1） 用户可以设置锁内的密码；（2） 若输入密码三次不正确，输出报警信号，报警信号可以通过闪烁LED或某个数码管上小数点指示。（3） 设置一个复位按键，忘记密码后可通过该复位按键恢复出厂原始密码，如原始密码为“1234”。要求：1、每个同学必须完成基本功能，其中预存的密码可以固定为某个值（如“1234”）。 扩展功能为选作内容，在完成基本功能的基础上，可选择完成扩展功能部分的若

3、干项。2、实验报告主要内容包含：设计原理、系统分析、程序设计、仿真/实验结果（可附上实验板运行时的照片）、结论或分析、使用说明 等，在最后附上主要源程序。四设计原理 ledstartnumresetset1、实验板上的数码管和按钮对应操作界面如上图所示。start ：当4位密码都输入了之后，再次按下Start则将用户输入的密码与内部预设的密码比较，匹配则输出开锁信号，即led点亮，按下一次，相当于确认。每按下一次num按钮，该数字加1；按钮用于切换输入的数字，为向左移位一个。 set：用于设置密码。用户需更改密码时，按下此键，进入更改密码状态，用户可以通过num按钮输入新密码，输入完毕，再次按

4、SET则确定为新密码。注意：更改密码应在已开锁了的状态下更改。reset：复位，用于忘记密码时复位为出厂密码。 设计思路：1、段选：首先要做一个计数器（0计到9），在按键按下的情况下计数加一，并且通过七段数码管显示当前的数字；2、位选：也是先做一个计数器w(0到3)，按键按下时计数加一，并且通过位选控制选通所要亮的那个数码管。并且用小数点显示当前用户所操作的位。3、数字寄存：定义4个signal（num1,num2,num3,num4）分别记录保存对应数码管当前显示的数字。4、扫频：开发板上只有一个50MHZ的时钟，可通过计数实现分频，实现快速扫描，使得四个数码管同时显示数字。5、开锁：首先定

5、义四个signal（num111,num222,num333,num444）预先保存原始密码。如果输入的密码与预设密码匹配，则led灯亮，否则灯不亮。6、重新设置密码：在输入一次正确密码后用户可以重新设置密码，首先按下set键，重设密码后再按下set键，密码即设计成功。7、恢复出厂设置：在用户忘记密码时可按reset键进行恢复。8、消抖：消抖部分参照老师给的参考程序。五部分程序设计（一）库library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_arith.all; use ieee.std_logic_unsigned.all

6、;（二）实体的定义entity xianjin is PORT( clk : IN STD_LOGIC; key1 : IN STD_LOGIC;-按键计数输入 key2 : IN STD_LOGIC; key3 : IN STD_LOGIC; key4 : IN STD_LOGIC; key5 : IN STD_LOGIC; seg: out std_logic_vector(7 downto 0); -数码管的段数据，包括小数点共8段LED，低电平点亮 dig: out std_logic_vector(3 downto 0); led: buffer STD_LOGIC ); END x

7、ianjin;（三）信号量的定义 signal num:integer range 0 to 9; signal count:integer range 0 to 3; signal key1filt:std_logic;-按键key1消抖后得到的信号 signal key1cnt:integer range 0 to 50000000; -用于对key1按键输入有效时间进行计数 signal key2filt:std_logic; signal key2cnt:integer range 0 to 50000000; signal key3filt,clk1:std_logic; signa

8、l key3cnt:integer range 0 to 50000000; signal key4filt:std_logic; signal key4cnt:integer range 0 to 50000000; signal key5filt:std_logic; signal key5cnt:integer range 0 to 50000000; signal x:integer range 0 to 2; signal clk0,u,z,y: integer range 0 to 50000000; signal v: integer range 0 to 1:=0; signa

9、l a,b,c,d:integer range 0 to 3; signal num1,num2,num3,num4:integer range 0 to 9; signal num11,num22,num33,num44:integer range 0 to 9; signal g,w:integer range 0 to 3; signal num444: integer range 0 to 9:=1; signal num333: integer range 0 to 9:=2; signal num222: integer range 0 to 9:=3; signal num111

10、: integer range 0 to 9:=4;（四）扫频部分的程序process (clk)begin if clk'event and clk ='1' then if clk0=4000 then clk0<=0; else clk0<=clk0+1; end if; if (clk0>=0 and clk0<=1000) then g<=0; elsif (clk0>=1000 and clk0<=2000) then g<=1; elsif (clk0>=2000 and clk0<=3000)

11、then g<=2; elsif (clk0>=3000 and clk0<=4000) then g<=3; end if;end if; end process;（五）数码管显示部分的程序（以第一个数码管为例，其他三个数码管的显示方法一样）首选是位选控制process (key2filt)beginif key2filt='1' then if w=3 then w<=0; else w<=w+1; end if; end if;end process;数码管的显示process(w,g)beginif g=0 thendig<=&

12、quot;0111" if w=0 then case num1 is（下面这段是显示用户操作的位，显示带小数点） when 0 => seg <= "01000000" - 0when 1 => seg <= "01111001" - 1when 2 => seg <= "00100100" - 2when 3 => seg <= "00110000" - 3when 4 => seg <= "00011001" - 4wh

13、en 5 => seg <= "00010010" - 5when 6 => seg <= "00000010" - 6when 7 => seg <= "01111000" - 7when 8 => seg <= "00000000" - 8when 9 => seg <= "00010000" - 9when others =>NULL; end case;else case num1 iswhen 0 => seg &

14、lt;= "11000000" - 0when 1 => seg <= "11111001" - 1when 2 => seg <= "10100100" - 2when 3 => seg <= "10110000" - 3when 4 => seg <= "10011001" - 4when 5 => seg <= "10010010" - 5when 6 => seg <= "1000001

15、0" - 6when 7 => seg <= "11111000" - 7when 8 => seg <= "10000000" - 8when 9 => seg <= "10010000" - 9when others =>NULL; end case;end if;end if;（六）实现数码管数字的加循环部分if key1filt='1' then if w=0 then if num1=9 then num1<=0;elsenum1<=num1+1

16、;end if; end if; if w=1 then if num2=9 then num2<=0; elsenum2<=num2+1; end if; end if; if w=2 thenif num3=9 then num3<=0;elsenum3<=num3+1;end if; end if; if w=3 thenif num4=9 then num4<=0;elsenum4<=num4+1;end if; end if;end if;（7）消抖程序（以key1为例，key2,key3,key4,key5的消抖同理，此处略） constant

17、N :integer := 5000000;-消抖时间，对于50Mhz的基准时钟，这相当于0.1Sbegin if clk'event and clk ='1' thenif key1 ='0' then -当key1 输入低电平，即按键按下if key1cnt/= N then -一直计数到Nkey1cnt<=key1cnt+1;end if;if key1cnt=N-1 then -最后一个计数时输出key1filt脉冲 key1filt<='1'elsekey1filt<='0'end if；els

18、e -若key1 输入高电平，表明按键被释放key1cnt<= 0;end if;（八）比较密码是否匹配部分、修改密码和恢复出厂设置原始密码的程序 if key5filt='1' then if num444=num4 and num333=num3 and num222=num2 and num111=num1 then v<=1; a<=0; elsev<=0;if a=3 then a<=0; b<=1; else a<=a+1; b<=0; end if; end if; end if; if key3filt='1' then num444<=1; num333<=2; num222<=3; num111<=4; end