Verilog实现密码箱实验报告

Verilog实现密码箱1.功能概述小脚丫开发板的有4位拨码开关，可以表示数字0-9，有两个七段数码管，所以密码设为两位（00—99），初始密码00，利用四位拨码开关(sw)输入密码,，按下个位确认按键(low)，在数码管上显示个位数字；再次输入密码，按下十位确认按键(high)，在数码管上显示十位数字。按下确认按键(enter)，比较密码正误，若正确，实现开锁功能，用led8灯亮表示；错误，实现报错功能，用led1灯亮表示；连续错三次，实现警报功能，用8个灯全亮表示，此时只有重置（rst）才能重新输入密码。初始密码为21。为保证安全性，只有在开锁状态下，才可修改密码，修改拨码开关数值，按下个位确认按键(low)，设置新密码个位，再次修改拨码开关数值，按下个位确认按键(high)，设置新密码十位（实际上两个位密码修改与输入顺序不影响）。再按下重置键(rst)，即可重新输入密码。同时在使用按键时，注意到了消抖。2.效果展示密码错误密码正确修改后密码正确视频展示（双击播放）3.代码分析一、密码显示在数码管上always@(*)//数码管显示控制模块begin case(code_low) 4'd0:seg_led1=9'b000111111;//数码管1显示0 4'd1:seg_led1=9'b000000110;//1 4'd2:seg_led1=9'b001011011;//2 4'd3:seg_led1=9'b001001111;//3 4'd4:seg_led1=9'b001100110;//4 4'd5:seg_led1=9'b001101101;//5 4'd6:seg_led1=9'b001111101;//6 4'd7:seg_led1=9'b000000111;//7 4'd8:seg_led1=9'b001111111;//8 4'd9:seg_led1=9'b001101111;//9 default:seg_led1=9'b100111111;//0 endcase case(code_high) 4'd0:seg_led2=9'b000111111;//数码管2显示0 4'd1:seg_led2=9'b000000110;//1 4'd2:seg_led2=9'b001011011;//2 4'd3:seg_led2=9'b001001111;//3 4'd4:seg_led2=9'b001100110;//4 4'd5:seg_led2=9'b001101101;//5 4'd6:seg_led2=9'b001111101;//6 4'd7:seg_led2=9'b000000111;//7 4'd8:seg_led2=9'b001111111;//8 4'd9:seg_led2=9'b001101111;//9 default:seg_led2=9'b100111111;//0 endcaseend二、密码比对判断always@(posedgeclk)//密码判断begin if(!rst) begin wrong_cnt<=2'b00;//初始错误次数为0 code_low<=4'b0000; code_high<=4'b0000; led<=8'b11111111; end elseif(low_d) begin code_low<=sw; end elseif(high_d) begin code_high<=sw; end elseif(enter_d) begin if(wrong_cnt!=2'd2) begin if((code_low==Y&&code_high==X)||(code_low==newcode_low&&code_high==newcode_high)) begin led<=8'b01111111;//密码正确，led8亮 wrong_cnt<=2'd0; end else begin led<=8'b11111110;//密码错误，led1亮错误次数加一 wrong_cnt<=wrong_cnt+1; end end else led<=8'b00000000;//密码输错三次，报警 endend三、密码修改实现//修改控制模块always@(posedgeclk) begin if(!rst) change<=0; elseif(led<=8'b01111111) change<=1; if(change==1&&high_d) begin newcode_high<=sw; end elseif(change==1&&low_d) begin newcode_low<=sw; end endendmodule四、按键消抖实现//按键消抖模块moduledebounce(clk,rst,key,key_pulse);parameterN=2;//要消除的按键的数量 inputclk;inputrst;input [N-1:0]key;//输入的按键 output[N-1:0]key_pulse;//按键动作产生的脉冲 reg[N-1:0]key_rst_pre;//定义一个寄存器型变量存储上一个触发时的按键值reg[N-1:0]key_rst;//定义一个寄存器变量储存储当前时刻触发的按键值wire[N-1:0]key_edge;//检测到按键由高到低变化是产生一个高脉冲//利用非阻塞赋值特点，将两个时钟触发时按键状态存储在两个寄存器变量中always@(posedgeclkornegedgerst)begin if(!rst) begin key_rst<={N{1'b1}};//初始化时给key_rst赋值全为1，{}中表示N个1key_rst_pre<={N{1'b1}};endelse begin key_rst<=key;//第一个时钟上升沿触发之后key的值赋给key_rst,同时key_rst的值赋给key_rst_pre key_rst_pre<=key_rst;//非阻塞赋值。相当于经过两个时钟触发，key_rst存储的是当前时刻key的值，key_rst_pre存储的是前一个时钟的key的值endendassignkey_edge=key_rst_pre&(~key_rst);//脉冲边沿检测。当key检测到下降沿时，key_edge产生一个时钟周期的高电平 reg [17:0] cnt;//产生延时所用的计数器，系统时钟12MHz，要延时20ms左右时间，至少需要18位计数器//产生20ms延时，当检测到key_edge有效是计数器清零开始计数always@(posedgeclkornegedgerst) begin if(!rst) cnt<=18'h0;elseif(key_edge)cnt<=18'h0;elsecnt<=cnt+1'h1;endreg[N-1:0]key_sec_pre;//延时后检测电平寄存器变量reg[N-1:0]key_sec;//延时后检测key，如果按键状态变低产生一个时钟的高脉冲。如果按键状态是高的话说明按键无效always@(posedgeclkornegedgerst) begin if(!rst) key_sec<={N{1'b1}};elseif(cnt==18'h3ffff)key_sec<=key;endalways@(posedgeclkornegedgerst) begin if(!rst) key_sec_pre<={N{1'b1}};elsekey_sec_pre<=key_sec;endassignkey_pulse=key_sec_pre&(~key_sec);endmodule4.附录，源码图以及源码//顶层模块modulesafebox_plus( inputclk, input[3:0]sw,//四位拨码开关，用作十进制密码 inputrst,//复位键 inputenter,//密码确认键 inputhigh,//十位输入键 inputlow,//个位输入键 outputreg[7:0]led,//八位报警灯，led8为正确提示灯，led1为错误提示灯 outputreg[8:0]seg_led1,//数码管1显示个位密码 outputreg[8:0]seg_led2//数码管2显示十位密码);parameterX=4'd0;//用作初始密码parameterY=4'd0;wireenter_d;//key[3]确认密码输入wirelow_d;//key[1]个位确认wirehigh_d;//key[2]十位确认reg[1:0]wrong_cnt;//统计错误次数reg[3:0]code_low;//个位密码reg[3:0]code_high;//十位密码regchange;//可修改密码状态reg[3:0]newcode_low;//更新密码个位reg[3:0]newcode_high;//更新密码十位//例化调用消抖模块debounce#(.N(3))u1( .clk(clk), .rst(rst), .key({enter,low,high}), .key_pulse({enter_d,low_d,high_d}));always@(*)//数码管显示控制模块begin case(code_low) 4'd0:seg_led1=9'b000111111;//数码管1显示0 4'd1:seg_led1=9'b000000110;//1 4'd2:seg_led1=9'b001011011;//2 4'd3:seg_led1=9'b001001111;//3 4'd4:seg_led1=9'b001100110;//4 4'd5:seg_led1=9'b001101101;//5 4'd6:seg_led1=9'b001111101;//6 4'd7:seg_led1=9'b000000111;//7 4'd8:seg_led1=9'b001111111;//8 4'd9:seg_led1=9'b001101111;//9 default:seg_led1=9'b100111111;//0 endcase case(code_high) 4'd0:seg_led2=9'b000111111;//数码管2显示0 4'd1:seg_led2=9'b000000110;//1 4'd2:seg_led2=9'b001011011;//2 4'd3:seg_led2=9'b001001111;//3 4'd4:seg_led2=9'b001100110;//4 4'd5:seg_led2=9'b001101101;//5 4'd6:seg_led2=9'b001111101;//6 4'd7:seg_led2=9'b000000111;//7 4'd8:seg_led2=9'b001111111;//8 4'd9:seg_led2=9'b001101111;//9 default:seg_led2=9'b100111111;//0 endcaseendalways@(posedgeclk)//密码判断begin if(!rst) begin wrong_cnt<=2'b00;//初始错误次数为0 code_low<=4'b0000; code_high<=4'b0000; led<=8'b11111111; end elseif(low_d) begin code_low<=sw; end elseif(high_d) begin code_high<=sw; end elseif(enter_d) begin if(wrong_cnt!=2'd2) begin if((code_low==Y&&code_high==X)||(code_low==newcode_low&&code_high==newcode_high)) begin led<=8'b01111111; wrong_cnt<=2'd0; end else begin led<=8'b11111110; wrong_cnt<=wrong_cnt+1; end end else led<=8'b00000000; endend//修改控制模块always@(posedgeclk) begin if(!rst) change<=0; elseif(led<=8'b01111111) change<=1; if(change==1&&high_d) begin newcode_high<=sw; end elseif(change==1&&low_d) begin newcode_low<=sw; end endendmodule//按键消抖模块moduledebounce(clk,rst,key,key_pulse);parameterN=2;//要消除的按键的数量 inputclk;inputrst;input [N-1:0]key;//输入的按键 output[N-1:0]key_pulse;//按键动作产生的脉冲 reg[N-1:0]key_rst_pre;//定义一个寄存器型变量存储上一个触发时的按键值reg[N-1:0]key_rst;//定义一个寄存器变量储存储当前时刻触发的按键值wire[N-1:0]key_edge;//检测到按键由高到低变化是产生一个高脉冲//利用非阻塞赋值特点，将两个时钟触发时按键状态存储在两个寄存器变量中always@(posedgeclkornegedgerst)begin if(!rst) begin key_rst<={N{1'b1}};//初始化时给key_rst赋值全为1，{}中表示N个1key_rst_pre<={N{1'b1}};endelse begin key_rst<=key;//第一个时钟上升沿触发之后key的值赋给key_rst,同时key_rst的值赋给key_rst_pre key_rst_pre<=key_rst;//非阻塞赋值。相当于经过两个时钟触发，key_rst存储的是当前时刻key的值，key_rst_pre存储的是前一个时钟的key的值endendassignkey_edge=key_rst_pre&(~key_rst);//脉冲边沿检测。当key检测到下降沿时，key_edge产生一个时钟周期的高电平 reg [17:0] cnt;//产生延时所用的计数器，系统时钟12MHz，要延时20ms左右时间，至少需要18