数字密码锁设计朱正芬

1、海 南 大 学EDA技术课程设计数字密码锁设计 题 目 ： 数字密码锁设计 学 号 : 20121601310095 姓 名 ： 朱 正 芬 年 级 ： 2012 级 学 院 ： 信 息 学 院 专 业 ： 电子 指导老师 ： 龙 翔 完成日期 : 2015.1.12 数字密码锁设计目录：1、 设计任务及要求2、 设计分析3、 设计的最终源程序digtlkeycoded.vhd4、 源程序digtlkeycoded.vhd的仿真的结果和分析五、课程设计总结和心得体会1、 设计任务及要求1、 密码由4位十进制数字（09）组成；2、 有09的数字键；3、 有密码设置键（起始密码0000）；4、 有

2、开锁键；5、 有清屏键；6、 有显示：4位密码LED（开锁时可见、密码设置时显示X）、锁状态1红（LOCK）1绿（OPEN）、密码错误1红（闪烁）；7、 若密码错误，则报警（声音）；8、 若连续3次开锁失败，则将键盘锁死，同时按下某组合键，清除原密码设置；状态？STAR输入密码清屏？保存密码OPEN=1LOCK=1密码正确？ O_CNT+1O_CNT=3?报警结束YNYNNY9、 译码器（键盘k1-k100-9）、寄存器、存储器、计数器（3）、比较器、控制模块。二、设计分析1、密码锁功能分析数字密码锁在现实生活中十分常见，结合生活中的实例与该设计的课题要求，现对设计要求分析如下：1、 开启设备

3、，系统应初始工作状态和初始密码，初始化状态为等待状态，初始化密码为(0000)D，密码输入次数计数器初始化为0；2、 通过开锁键，激活设备进入正常工作状态。3、 输入密码，同时将输入的密码送4位密码LED端口显示。4、 判断输入的密码序列与预先设定的密码是否相同。（1）若相同则设备开锁成功，绿色（open）指示灯点亮；（2）若不相同，则密码错误1红（闪烁）指示灯点亮，同时密码输入计数加一，使清屏键产生一个高电平，给出一个预定的警告信号。接着判断密码输入次数计数器的值是否等于3，若等于3则设备锁定，锁状态1红（LOCK）指示灯点亮，同时使密码清零键有效将预置密码清零；若不等于3返回重新输入。 5

4、、开锁成功的条件下，用户可以通过密码重置键进入密码重设状态，将显示器显示值设置为X ，重新设置设备的开锁密码。通过以上分析，得到设备功能的功能流图：结束开锁成功绿色（open）指示灯被点亮用户获得设备密码重置等权限开锁失败，红灯闪烁密码输入计数器加一产生清屏信号，给出警告信号密码输入计数器COUNTKEY是否为3同时将输入的密码送4位密码LED端口显示同时将输入的密码送4位密码LED端口显示设备锁定，锁状态1红（LOCK）指示灯点亮，并使密码清零键有效，将预置密码清零同时将输入的密码送4位密码LED端口显示密码重置键是否有效同时将输入的密码送4位密码LED端口显示将显示器显示值设置为X和重新设

5、置开锁密码 开锁键是否有效输入密码，同时将输入的密码送4位密码LED端口显示输入密码是否正确同时将输入的密码送4位密码LED端口显示设备开启键有效设备初始化为等待状态（000）B初始化密码order_code（0000）D，初始化密码输入计数器COUNTKEY:0设备开启保持等待状态 无效 有效 正确 错误 否 否 是 否 是 一定时间无操作 2、状态转换分析 （1）、保持等待的状态： 000 正常工作的状态： 100 开锁成功的状态： 111 密码输入错误时警告的状态： 001 准备进入重置密码时状态：101 键盘锁死状态： 011（2）、各状态之间的转换顺序与转换条件：0110011111

6、00000 开锁键有效 codein=order_code openboxkey codeiorder_code reset=1 一定时间的无输入 COUNTKEY3101 3、端口说明 （1）时钟输入端口clk 功能：提供时钟信号 类型：IN std_logic openboxkey功能：有效时，使设备从等待状态进入工作状态 类型：IN std_logic 重置密码选择键reset 功能：选择设备的密码重设功能，使之进入密码重设状态 类型：IN std_logic 密码输入端口codein 功能：记录用户输入的4位十进制密码（压缩型BCD码表示） 类型：IN std_logic_vector

7、(0 to 15) 设备状态端口state 功能：表示设备现在的状态 类型：BUFFER类型的三位二进制数 设备初始化端口onopenw 开启设备，使设备初始化类型：IN std_logic三、设计的最终源程序-digtlkeycoded.vhdlibrary ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_arith.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity digtlkeycoded isport( onopenw: in std_logic; reset:in std_logic; clk

8、:in std_logic; openboxkey:in std_logic; codein:in std_logic_vector(0 to 15); state:buffer std_logic_vector(0 to 2); end entity digtlkeycoded;architecture art of digtlkeycoded is signal order_code:std_logic_vector(0 to 15):="0000000000000000" signal countkey:std_logic_vector(0 to 1):="

9、00" signal opened:std_logic:='1' signal time:std_logic_vector(0 to 5):="000000" signal ok:std_logic_vector(0 to 1); signal t:std_logic;beginprocess(codein,openboxkey,reset,order_code,countkey,opened,time) begin if onopenw='1' then opened<='1' order_code<=

10、"0000000000000000" elsif openboxkey'event and openboxkey='1' then if opened='1' then state<="100" if reset='1' and state="111" then state<="101" order_code<=codein; countkey<="00" elsif codein=order_code then s

11、tate<="111" countkey<="00" else countkey<=countkey+1; if countkey>="10" then state<="011" opened<='0' ; else state<="001" end if; end if; else state<="011" if time="111100" then opened<='1

12、9; countkey<="00" state<="000" else state<="011" end if;end if; end if;end process;process(opened,clk,ok,t) begin if clk'event and clk='1' then ok(0 to 1)<=ok(1)&opened; if ok="10" then time<="000000" t<='0'

13、end if; if opened='0'and ok="00" and t='0' then time<=time+1; end if; end if; if time="111100" then t<='1' end if;end process;end architecture;四、源程序digtlkeycoded.vhd的仿真的结果和分析将上图放大一些看：1、设备首次开机后，系统给clr信号一个高电平，实现设备初始化，使系统进入等待状态。2、输入正确的密码后，设备进入开锁状态。3、在开锁

14、状态下，使reset信号置为1，设备进入重置密码状态，输入新密码，设备记忆新密码，使order_code等于键入的新密码。4、重新输入刚刚设备的新密码，设备进入开锁状态，说明设备修改密码成功。5、首次输入错误密码，开锁失败，红灯闪烁，产生清屏信号，给出警告信号，同时countkey加一，即countkey=1，判断countkey是否等于3。此处不等于，再次读入输入密码。6、第二次输入错误密码，设备进入警告状态，红灯再次闪烁，清屏信号再次产生，给出警告信号，同时countkey加一，countkey=2，判断countkey是否大于等于3。此处不等于，再次读入输入密码。7、第三次输入错误密码，

15、设备进入警告状态，红灯闪烁，清屏信号产生，给出警告信号，同时countkey加一，countkey=3，判断countkey是否大于等于3。判断结果是countkey是否大于等于3成立。锁状态1红（LOCK）指示灯点亮，并使密码清零键有效，将预置密码清零，设备进入锁死状态。8、若设备进入锁死状态，则经过一定的反应时间后，开始计数。 9、 在键盘锁死状态下，即使输入正确密码，开锁亦是失败，输入错误密码，设备也不进入警告状态。设备不再响应用户的开锁请求，说明开锁键锁死成功。10、计时达到规定的最大无输入时间时，设备回到等待状态，随后countkey清零。11、设备回到等待状态后，输入正确密码，开锁成功，绿色（open）指示灯点亮，用户获得设备的密码重置等权限。12、再次输入三次错误密码后，系统再次进入锁死状态，同时计数值time被清零，密码置为四个零。说明该设备可以在硬件允许的条件下连续使用，实现各个状态循环转换。五、课程设计总结和心得体会通过课程设计，巩固了课本上所学的知识，更进一步的了解VHDL语言的应用。总的来说，设计是成功的。