基于VHDL的电子密码锁

..华南师大学课程设计实验报告课程名称：可编程数字系统设计课程设计题目：电子密码锁XX：程硕学院：物理与电信工程学院专业：理综一班年级：2011学号：一、设计原理用VHDL设计电子密码锁方案：作为通用电子密码锁，主要由3个局部组成：数字密码按键输入电路、密码锁控制电路和密码锁显示电路，作为电子密码锁的输入电路。可供选择的方案有数字机械式键盘和触摸式数字键盘等多种。〔1〕密码锁输入电路包括时序产生电路、键盘检测电路、键盘消抖电路等几个小的功能电路。〔2〕密码锁控制电路包括按键数据存储电路，恢复出厂密码、两次正确输入后可修改密码、密码核对，屡次错误报警，清屏等几个小的功能电路。〔3〕八段数码管显示电路主要将待显示数据的BCD码转换成数码器的八段显示驱动编码。二、系统分析本次课程设计成功地设计了一个简单的数字电子密码锁，密码为4位。将电子密码锁分为以下几个模块：按键消抖模块、密码锁逻辑控制模块和密码锁显示模块，实现了以下功能：(1)密码输入：KEY1按下一次，数码管上显示数字加一，相应位置输入密码加一(2)位置选择：KEY2按下一次，数码管选择位左移一位(3)密码确认：KEY3按下一次，比拟外部输入密码与原密码，正确LED长亮，错误LED变暗，同时显示密码置0；(4)密码修改：正确输入两次密码后，按下KEY4一次，将当前输入设为新的密码；(5)清屏：KEY5按下一次，外部输入置0；(6)恢复出厂设置：连续按下KEY5三次后恢复出厂密码"1234〞；三、程序设计由于程序稍显庞大，故采取分层次设计的方法，顶层采用画图法设计，底层采用VHDL语言进展设计。顶层电路图如图1所示图1Xiao_dou模块为按键消抖模块，main为密码锁控制模块，yima为数码管显示译码模块。Set_shuma端口为数码管段选端口，用于选择数码管。Led端口为led灯端口，key1,key2,key3,key4,key5为五个按键接口，show_shuma端口为数码管位选选择端口。底层设计由于按键为机械按键，故按下一次会产生屡次脉冲，当产生第一次下降沿的时候延时一段时间后，再继续检测是否有下降沿产生。主体程序如下：数码管译码显示进程：将0至9的4位矢量型数字转化为相应8位数码管显示数字电子密码锁控制电路：数码管位置选择进程：当数码管位置选择时钟到来时，数码管显示位左移一位，利用人眼的视觉余辉效果，产生4位数码管同时点亮的效果。数码管位置选择时钟信号发生进程：将系统时钟分频，产生500HZ占空比为1:1的方波，用于控制数码管位置选择。整型密码转化为矢量型密码，位选选择进程：利用CASE语句将不同位置的密码值显示在相应的数码管上。外部输入密码变更进程：当KEY1按下时外部输入密码加1，并在数码管上显示出来，数字从1至9循环；后半局部为当清屏信号到来时，外部输入密码置0。按键位置选择进程：KEY2按下时数码管位置选择端左移一位，后半局部为当清屏信号到来时，位置置0。密码设置，重置进程：当密码连续正确两次后，按下KEY4键，将现在显示的密码置为新密码。后半局部为恢复出厂设置密码。清屏，恢复出厂设置进程：当KEY5按下时产生清屏信号，当KEY5连续按下三次后产生恢复出厂设置信号。后半局部为清屏与恢复出厂设置信号的去除程序，用于去除产生的清屏与恢复出厂设置信号。密码比拟进程：比拟当前输入密码与部密码的值，如一样那么LED长亮，如不同那么LED暗，如连续3次输入错误密码那么LED闪烁报警。LED闪烁脉冲发生进程：用于产生LED闪烁所需方波脉冲四、仿真/实验结果密码正确：密码错误：清屏：五、结论或分析各项实验结果均成功，能够很好的实现，密码比拟，设置密码，清屏，恢复出厂设置等各项功能。六、使用说明S5：KEY1按下后外部输入密码加1；S4：KEY2按下后输入选择位置左移一位；S3：KEY3按下后比拟输入密码与部密码；S4：KEY4连续输入两次正确密码后按下，将当前显示密码设为新密码；S5：KEY5按下一次清屏，连续按下三次后恢复出厂设置。七、源程序控制电路源程序libraryieee;useieee.std_logic_1164.all;useieee.std_logic_unsigned.all;useieee.std_logic_arith.all;entitymainisport(key1,key2,key3,key4,key5:instd_logic; clk:instd_logic; num_shuma:outstd_logic_vector(3downto0); set_shuma:outstd_logic_vector(3downto0); led:outstd_logic:='0'; sel:outstd_logic);endentitymain;architecturelockofmainissignaltemp_1,temp_led,temp_shuma,reset_all,reset_mima,temp_reset,key1_clear,key2_clear,key3_clear,key4_clear:std_logic;signalbit_one_in:integerrange0to9:=1; --insideofnumbersignalbit_two_in:integerrange0to9:=2;signalbit_three_in:integerrange0to9:=3;signalbit_four_in:integerrange0to9:=4;signalshow_shuma_location:std_logic_vector(1downto0); --locationofshumasignalbit_one_out,bit_two_out,bit_three_out,bit_four_out:integerrange0to9; --outsideofnumbersignallocation:std_logic_vector(1downto0); --insidelocationofnumbersignalnumber_led:integerrange0to5000000;signalnumber_shuma:integerrange0to50000;signalnumber_error:integerrange0to3;signaltwice:integerrange0to2;signalclear_num:integerrange0to3;beginshow_location_set:process(temp_shuma) --thelocationofshuma_guanbeginif(temp_shuma'eventandtemp_shuma='1')then show_shuma_location<=show_shuma_location+1;endif;endprocess;show_shuma:process(clk) --thenumberofshuma_guanbegin caseshow_shuma_locationis when"00"=> num_shuma<=conv_std_logic_vector(bit_one_out,4); set_shuma<="1110"; when"01"=> num_shuma<=conv_std_logic_vector(bit_two_out,4); set_shuma<="1101"; when"10"=> num_shuma<=conv_std_logic_vector(bit_three_out,4); set_shuma<="1011"; when"11"=> num_shuma<=conv_std_logic_vector(bit_four_out,4); set_shuma<="0111"; endcase; if(reset_all='1')then num_shuma<="0000"; --xianshizhi0 endif;endprocess;shuma_200:process(clk) --usetodelaylocationsetbeginif(clk'eventandclk='1')then if(number_shuma=50000)then number_shuma<=0; temp_shuma<=nottemp_shuma; elsenumber_shuma<=number_shuma+1; endif;endif;endprocessshuma_200;add_outside:process(clk,reset_all) --key1addnumbeginif(key1'eventandkey1='0')thenkey1_clear<='1';caselocationis when"00"=>bit_one_out<=bit_one_out+1; if(bit_one_out=9)thenbit_one_out<=0; endif; when"01"=>bit_two_out<=bit_two_out+1; if(bit_two_out=9)thenbit_two_out<=0; endif; when"10"=>bit_three_out<=bit_three_out+1; if(bit_three_out=9)thenbit_three_out<=0; endif; when"11"=>bit_four_out<=bit_four_out+1; if(bit_four_out=9)thenbit_four_out<=0; endif;endcase;endif;if(clear_num=0)then key1_clear<='0';endif;if(reset_all='1')then bit_one_out<=0; bit_two_out<=0; bit_three_out<=0; bit_four_out<=0;endif;endprocessadd_outside;location_set:process(clk,reset_all) --key2location_setbegin if(key2'eventandkey2='0')then --led<='0'; key2_clear<='1'; location<=location+1; endif; if(reset_all='1')then location<="00"; endif;if(clear_num=0)then key2_clear<='0';endif;endprocess;set_mima:process(clk,clear_num) --key4setmimabeginif(twice=2)then if(key4'eventandkey4='0')then --led<='0'; key4_clear<='1'; bit_one_in<=bit_one_out; bit_two_in<=bit_two_out; bit_three_in<=bit_three_out; bit_four_in<=bit_four_out; endif;endif;if(clear_num=0)then key4_clear<='0';endif;if(clear_num=3)then bit_one_in<=1; bit_two_in<=2; bit_three_in<=3; bit_four_in<=4;endif;endprocess;reset:process(clk,temp_reset,key1_clear,key2_clear,key3_clear,key4_clear) --key5clearandresetbeginif(key5'eventandkey5='0')then --led<='0'; reset_all<='1'; if(clear_num=3)then clear_num<=0; elseclear_num<=clear_num+1; endif;endif;if(location="00"andbit_one_out=0andbit_two_out=0andbit_three_out=0andbit_four_out=0)then reset_all<='0';endif;if(temp_reset='1')then reset_all<='1';endif;if(key1_clear='1'orkey2_clear='1'orkey3_clear='1'orkey4_clear='1')then --ifotherkeyclearnum clear_num<=0;endif;endprocess;pare:process(clk,reset_all) --key3parebeginif(key3'eventandkey3='0')then key3_clear<='1'; if(bit_one_in=bit_one_outandbit_two_in=bit_two_outand bit_three_in=bit_three_outandbit_four_in=bit_four_out)then led<='1'; temp_1<='0'; temp_reset<='1'; number_error<=0; if(twice=2)then twice<=twice; else twice<=twice+1; endif; else twice<=0; if(number_error=3)then number_error<=1; temp_1<='1'; else number_error<=number_error+1; led<='0'; temp_1<='0'; endif; endif;endif;if(clear_num=0)then key3_clear<='0';endif;if(location="00"andbit_one_out=0andbit_two_out=0andbit_three_out=0andbit_four_out=0)then --cleartongxin temp_reset<='0';endif; if(temp_1='1')then led<=temp_led;endif; endprocesspare;one_second:process(clk)beginif(clk'eventandclk='1')then if(number_led=5000000)then number_led<=0; temp_led<=nottemp_led; elsenumber_led<=number_led+1; endif;endif;endprocessone_second; endarchitecturelock;消抖源程序libraryieee;useieee.std_logic_1164.all;useieee.std_logic_unsigned.all;entityxiao_douisport(clk:instd_logic; din:instd_logic; dout:outstd_logic);endentityxiao_dou;architectureaofxiao_douissignalnum:integerrange0to1000000;signaltemp_10,temp,temp1:std_logic;beginprocess(clk)beginif(clk'eventandclk='1')then if(din='0')then if(num=1000000)thennum<=num; else