基于VHDL的电子密码锁
华南师范大学
课程设计实验报告
全国二卷作文
课程名称：
可编程数字系统设计
课程设计题目：
电子密码锁
__
程硕
学院：
物理与电信工程学院
专    业：
理综一班
年    级：
2011
lol转区
学    号：
20112600104
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个部分组成：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,多次错误报警,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,比较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
1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语言进行设计.顶层电路图如图1所示
图1
Xiao_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.
2底层设计
a)由于按键为机械按键,故按下一次会产生多次脉冲,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：
b)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
c)电子密码锁控制电路：
i.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.
ii.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.
iii.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.
iv.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；后半部分为当清屏信号到来时,外部输入密码置0.
v.按键位置选择进程：KEY2按下时数码管位置选择端左移一位,后半部分为当清屏信号到来时,位置置0.
vi.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.后半部分为恢复出厂设置密码.
vii.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.后半部分为清屏与恢复出厂设置信号的清除程序,用于清除产生的清屏与恢复出厂设置信号.
viii.密码比较进程：比较当前输入密码与内部密码的值,如相同则LED长亮,如不同则LED暗,如连续3次输入错误密码则LED闪烁报警.
ix.LED闪烁脉冲发生进程：用于产生LED闪烁所需方波脉冲
伤心个人签名四、仿真/实验结果
1.密码正确：
2.密码错误：
3.清屏：
五、结论或分析
各项实验结果均成功,能够很好的实现,密码比较,设置密码,清屏,恢复出厂设置等各项功能.
六、使用说明
1.S5：KEY1按下后外部输入密码加1；
2.S4：KEY2按下后输入选择位置左移一位；
3.S3：KEY3按下后比较输入密码与内部密码；
4.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；
5.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
1.控制电路源程序
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_unsigned.all;
use ieee.std_logic_arith.all;
entity main is
port<key1,key2,key3,key4,key5 :in std_logic;
    clk :in std_logic;
    num_shuma :out std_logic_vector<3 downto 0>;
    set_shuma : out std_logic_vector<3 downto 0>;
    led :out std_logic:='0';
    sel :out std_logic>;
end entity main;
architecture lock of main is
signal temp_1,temp_led, temp_shuma,reset_all,reset_mima
,temp_reset,key1_clear,key2_clear,key3_clear,key4_clear: std_logic;
signal bit_one_in :integer range 0 to 9:=1;    --inside of number
signal bit_two_in :integer range 0 to 9:=2;
signal bit_three_in :integer range 0 to 9:=3;
signal bit_four_in :integer range 0 to 9:=4;
signal show_shuma_location:std_logic_vector<1 downto 0>;    --location of shuma
signal bit_one_out,bit_two_out,bit_three_out,bit_four_out :integer range 0 to 9;    --outside of number
signal location :std_logic_vector<1 downto 0>;    --inside location of number
signal number_led :integer range 0 to 5000000;
signal number_shuma :integer range 0 to 50000;
signal number_error :integer range 0 to 3;
signal twice :integer range 0 to 2;
signal clear_num:integer range 0 to 3;
begin
show_location_set:process<temp_shuma>    --the location of shuma_guan
begin
if<temp_shuma'event and temp_shuma='1'>then
    show_shuma_location<=show_shuma_location+1;
end if;
end process;
show_shuma:process<clk>    --the number of shuma_guan
begin
    case show_shuma_location is
    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";
    end case;
    if<reset_all='1'>then
    num_shuma<="0000";    --xian shi zhi 0
    end if;
end process;
shuma_200:process<clk>    --use to delay location set
begin
if<clk'event and clk='1'>then
    if<number_shuma=50000>then
    number_shuma<=0;
    temp_shuma<=not temp_shuma;
    else number_shuma<=number_shuma+1;
    end if;
end if;
end process shuma_200;
add_outside:process<clk,reset_all>    --key1 add num
begin
if<key1'event and key1='0'>then
key1_clear<='1';
case location is
    when "00"=>bit_one_out<=bit_one_out+1;
    if<bit_one_out=9>then bit_one_out<=0;
    end if;
    when "01"=>bit_two_out<=bit_two_out+1;
    if<bit_two_out=9>then bit_two_out<=0;
小马过河的故事
    end if;
起名大全
    when "10"=>bit_three_out<=bit_three_out+1;
    if<bit_three_out=9>then bit_three_out<=0;
    end if;
    when "11"=>bit_four_out<=bit_four_out+1;
    if<bit_four_out=9>then bit_four_out<=0;
    end if;
end case;
end if;
if<clear_num=0>then    key1_clear<='0';

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