Quartus电子密码锁.-2023修改整理

千里之行，始于足下。第2页/共2页精品文档推荐Quartus电子密码锁.EDA的相关介绍

EDA的特点：EDA技术对电子系统设计办法的妨碍：传统的电路设计的办法是自低向上（Buttumup），即设计师依照设计要求首先选用合适的元器件，然后完成各个单元电路的设计、搭试、性能指标的测试，最终形成系统。而基于EDA技术的设计办法是自顶向下（ToptoDown），即首先从系统设计入手，在顶端举行功能方框图的划分和结构设计。然后利用EDA软件举行设计的验证、仿真以及PCB布局布线等工作[12]。

硬件描述语言：硬件描述语言（HDL）是一种用于举行电子系统硬件设计的计算机高级语言，它采纳软件的设计办法来描述电子系统的逻辑功能、电路结构和连接形式。

EDA的另一具特点体如今大规模可编程逻辑器件PLD（ProgrammableLogicDevices）是一种由用户编程以实现某种逻辑功能的新型逻辑器件。PLD最早浮现在20世纪70年代初，其后记忆了PROM、PLA、PAL、GAL等几个进展时期。80年代中期，美国Xilin公司首先推出了现场可编程门陈列（FPGA）器件。XXX，美国Lattice公司又推出了在系统可编程大规模集成电路（ispLSI）。现通常将高集成度的可编程逻辑器件谶纬复杂可编程逻辑器件（CPLD）。

VHDL硬件描述语言

VHDL（VeryhighspeedintegratedcircuitHardwareDescriptionLanguage）硬件描述语言从高于逻辑级的抽象层次上描述硬件的功能、信号连接关系及定时关系。VHDL的设计流程如下图。

图1VHDL设计流程

VHDL语言是对逻辑电路举行描述的高级语言，它与其他高级语言相比既有相同之处，也有其自身特点：

1.VHDL是工业标准的文本格式语言

VHDL已成为一种工业标准。设计者、EDA工具的供应商以及芯片生产厂家，都要遵循这一标准。该语言是一种文本格式的语言，ASIC的设计者在设计电路时，就像编写其他高级语言一样，用文字来表达所要设计的电路，如此能比较直观地表达设计者的设计思想，同时易于修改。

2.VHDL能并且支持仿真和综合

VHDL语言是一种可以支持系统仿确实语言。其实，ASIC成功的关键在于生产前的设计，而保证设计正确性的要紧手段算是系统仿真。目前在大部分的EDA工具中，都有支持VHDL语言仿确实工具。如此，设计者在ASIC生产前就可以懂设计的正确与、系统的的性能怎么等关键咨询题。

VHDL别仅仅是一种仿真语言，它的所有语句有相当一部分是别支持综合的，也算是讲EDA工具无法依照所描述的VHDL语言产生出电路；但其中的可综合语句脚以描述一具大而完整的系统。目前所有的高层次综合工具所支持的综合语句，基本上IEEE标准的一具子集。

所以，VHDL语言能够有两种彻底别同的描述，一种是基于仿确实描述，它能够使用VHDL语言定义的各种语句，这类程序要紧适用于编写测试基准程序和各种仿真模型的工程师使用，另外一种算是用于生成具体电路的可综合描述。它只能使用VHDL中的可综合子集。它要紧适用于从事电路设计的工程师使用。

3.VHDL是一种并发执行的语言

我们懂，几乎所有的高级语言的执行基本上顺序的，而VHDL语言在仿真过程中的执行是并行的。这种特性是符合实际逻辑电路的工作过程的。

4.VHDL支持结构化设计和top-down设计办法

VHDL语言是一种结构化的语言，它提供的语句能够完成多层次结构结构的描述，因此VHDL语言能够支持结构化的设计。结构化设计算是将一具系统划分为多个模块，而每个模块又能够接着划分为更多的子模块。如此就能够采纳top-down的设计办法，算是从系统整体要求动身，自上而下的逐步将系统内容细化，最终完成系统的整体设计。

5.VHDL的描述与工艺无关

设计者在利用VHDL描述时并别需要关怀电路最后将在哪种工艺上实现，EDA工具能够将VHDL源代码映射到别同的工艺床上，提高了设计的可重用性。

6.支持多风格的描述办法

VHDL别仅支持行为级的描述，而且支持数据流及结构描述。

前言

电子密码锁的使用体现了人们消费水平、保安意识和科技水平的提高,而且幸免了携带甚至丢失钥匙的烦恼。目前设计密码锁的办法非常多,例如用传统的PCB板设计、用PLC设计或者用单片机设计等等。而用VHDL能够更加快速、灵便地设计出符合各种要求的密码锁,优于其他设计办法。VHDL是一种符合IEEE标准的硬件描述语言,其最大的特点是借鉴高级程序设计语言的功能特性,对电路的行为与结构举行高度抽象化、规范化的形式描述,并对设计的别同层次、别同领域的模拟验证与综合优化等处理,使设计过程廷到高度自动化。

名目

1.概述

电子密码锁在日子中十分常见，在这我将设计一具具有较低成本的电子密码锁，本文说述了我整个设计过程及收获。说述了电子密码锁的的工作原理以及各个模块的功能，并说述了所有部分的设计思路，对各部分电路方案的挑选、元器件的筛选、以及对它们的调试、对波形图的分析，到最终的总体图的分析。

2.设计要求

本设计名称为电子密码锁，用四个模块，分不为输入模块、操纵模块、扫描器模块、显示模块，来操纵密码的输入、验证与显示。

设计所要实现的功能为：

1数码输入：手动用3个拨码开关与3个按键设计三位密码的输入，并在显示器

显示出该数值。

2数码验证：开锁时输入密码后,拨动RT键使其为高电平，而CHANGE为

低电平检测，密码正确时开锁，输出LOCKOPEN灯灭，

LOCKCLOSE灯亮，表示开锁成功。

3错误显示：当密码输入错误时，LOCKOPEN灯亮，LOCKCLOSE灯灭，表

示开锁失败。

4更改密码：当改变密码时，按下CHANGE键使其为高电平，而RT为低电

平常，可改变密码。

5密码清除：按下REST可清除前面的输入值，清除为“888”。

3.总体框图

1）设计方案：

电子密码锁，要紧由三部分组成：密码输入电路、密码锁操纵电路和密码锁显示电路。

作为电子密码锁的输入电路，可选用的方案有拨码与按键来操纵输入和触摸式键盘输入等多种。拨码与按键和触摸式4*4键盘相比简单方便而且成本低，构成的电路简单，本设计中采纳拨码与按键来作为该设计的输入设备。

数字电子密码锁的显示信息电路可采纳LED数码显示管和液晶屏显示两种。液晶显示具有高速显示、可靠性高、易于扩展和升级的特点，然而一般的液晶存在亮度低、对复杂环境习惯能力差的特点，然而在本设计中任然使用LED数码管。

依照以上选定的输入设备与与显示器件，并思考到现实各项密码锁功能的具体要求，与系统的设计要求，系统设计采纳自顶向下的设计方案。整个密码锁系统的总体总体框图如图3.1所示。

图3.1电子密码锁系统总体框图

4.电子密码锁的波形仿真

4.1电子密码锁的设计流程

使用QuartusⅡ举行电子密码锁设计的流程为

1.编写VHDL程序(使用TextEditor)（见附录）；

2.编译VHDL程序(使用Compiler)；

3.仿真验证VHDL程序(使用WaveformEditor，Simulator)；

4.举行芯片的时序分析(使用TimingAnalyzer)；

5.安排芯片管足位置(使用FloorplanEditor)；

6.下载程序至芯片(使用Programmer)。

5.功能模块

5.1输入模块

1）功能介绍

输入时有三个拨码键操纵输入，每个拨码各操纵一位密码，关于其中一具拨码键每拨一次码按一次按键，表示输入一位，当输入四位时输出一位数，用“888”作为初始密码。

2）输入模块与仿真图形

单脉冲操纵如图5.1如下图

图5.1

上图为单脉冲操纵输入，当M给一上升沿信号将在PUL输出一位与之对应的高或低电平。

四位串行输入并行输出寄存器如下图5.1.2

图5.1.2

上图为4为串行输入并行输出寄存器，它由4个D触发组成，当reset为高电平常，每给一脉冲输入数据将向右移一位二值代码，它能并且复位

3)程序的输入

在文本区内输入程序，程序如下：

单脉冲信号操纵

puls.vhd

LIBRARYIEEE;

USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

ENTITYpulsIS

PORT(PUL,M:INSTD_LOGIC;

Q:OUTSTD_LOGIC);

ENDpuls;

ARCHITECTUREBEHAVEOFpulsIS

SIGNALTEMP:STD_LOGIC;

BEGIN

PROCESS(M)

BEGIN

IFM'EVENTANDM='1'THEN

IFPUL='1'THEN

TEMP'0');

ELSE

ifclk'eventandclk='1'then

q(3):=q(2);

q(2):=q(1);

q(1):=q(0);

q(0):=din;

ENDIF;

ENDIF;

qout<=q;

ENDPROCESS;

ENDarchitectureact;

5.2操纵模块

1）功能介绍

开锁时输入密码后,拨动RT键使其为高电平，而CHANGE为低电平检测，密码正确时开锁，输出LOCKOPEN灯灭，LOCKCLOSE灯亮，表示开锁成功。当密码输入错误时，LOCKOPEN灯亮，LOCKCLOSE灯灭，表示开锁失败。当改变密码时，按下CHANGE键使其为高电平，而RT为低电平常，可改变密码。按下REST可清除前面的输入值，清除为“888”。

2）操纵模块与仿真图形

输入译码器图5.2.1，如下图

图5.2.2

上图为译码器将4位二值代码转化成BCD码从“0000”～“1001”表示

0～9。

表5-2输入译码的真值表

输入输出

DCBAY1Y2Y3Y4字形

000000000

000100011

001000102

001100113

010001004

010101015

011001106

011101117

100010008

100110019

表5-2

总功能操纵模块图5.2.3，如下图

图5.2.3

当CHANGE为高电平且rt为低电平常开始输入密码这时lockopen为高电平，而lockclose为低电平，当rt为高电平，change为低电平常开始检测密码，如上图开始密码为“