最新版EDA毕业课程设计报告电子密码锁.docx

最新版EDA毕业课程设计报告电子密码锁.docx

《最新版EDA毕业课程设计报告电子密码锁.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《最新版EDA毕业课程设计报告电子密码锁.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

最新版EDA毕业课程设计报告电子密码锁

EDA课程设计报告

电子密码锁设计

院（系）：

电气与信息工程学院

专业：

应用电子技术

学生姓名：

谭宇飞

学号：

07号

指导教师：

周维龙

2010年1月2日-2010年1月13日

目录

第1章概述2

第2章设计要求2

第3章总体框图3

第4章功能模块5

4.1输入模块5

4.2控制模块8

4.3显示模块16

第5章总体设计电路图18

第6章设计心得体会21

参考文献23

第1章概述

电子密码锁在生活中十分常见，在这我将设计一个具有较低成本的电子密码锁，本文讲述了我整个设计过程及收获。

讲述了电子密码锁的的工作原理以及各个模块的功能，并讲述了所有部分的设计思路，对各部分电路方案的选择、元器件的筛选、以及对它们的调试、对波形图的分析，到最后的总体图的分析。

第2章设计要求

本设计名称为电子密码锁，用四个模块，分别为输入模块、控制模块、扫描器模块、显示模块，来控制密码的输入、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为低电平时，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”。

第3章总体框图

1）设计方案：

电子密码锁，主要由三部分组成：

密码输入电路、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，可选用的方案有拨码与按键来控制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，本设计中采用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用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，但是普通的液晶存在亮度低、对复杂环境适应能力差的特点，但是在本设计中任然使用LED数码管。

根据以上选定的输入设备与与显示器件，并考虑到现实各项密码锁功能的具体要求，与系统的设计要求，系统设计采用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1.1所示。

图3.1电子密码锁系统总体框图

第4章功能模块

4.1输入模块

1）功能介绍

输入时有三个拨码键控制输入，每个拨码各控制一位密码，对于其中一个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

单脉冲控制如图5.1如下图

图5.1

上图为单脉冲控制输入，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5.2

图5.2

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为高电平时，每给一脉冲输入数据将向右移一位二值代码，它能同时复位

3）程序的输入

在文本区内输入程序，程序如下：

单脉冲信号控制

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<='1';

ELSETEMP<='0';

ENDIF;

ENDIF;

ENDPROCESS;

Q<=TEMP;

ENDBEHAVE;

4位串行输入并行输出寄存器

shifter.vhd

LIBRARYIEEE;

USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

ENTITYshifterIS

PORT

（din:

INSTD_LOGIC;

reset,CLK:

INSTD_LOGIC;

qout:

bufferSTD_LOGIC_VECTOR（0TO3）

）;

ENDshifter;

ARCHITECTUREactOFshifterIS

BEGIN

PROCESS（CLK）

VARIABLEq:

STD_LOGIC_VECTOR（0TO3）;

BEGIN

IFreset='0'THEN

q:

=（others=>'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;

4.2控制模块

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为低电平时，可改变密码。

按下REST可清除前面的输入值，清除为“888”。

2）控制模块与仿真图形

输入译码器图5.3，如下图

图5.3

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5-1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5-1

总功能控制模块图5.4，如下图

图5.4

当CHANGE为高电平且rt为低电平时开始输入密码这时lockopen为高电平，而lockclose为低电平，当rt为高电平，change为低电平时开始检测密码，如上图开始密码为“108”当再次出现“108”时lockopen为高电平，而lockclose为低电平，当密码错误时lockopen为低电平，而lockclose为高电平。

4选1选择器与扫描器图5.5，如下图

图5.5

如上图多路选择器可以从多组数据来源中选取一组送入目的地，在本设计中利用多路选择器做扫描电路来分别驱动输出装置，可以将低成本消耗，如上图当输入“819”时，在时钟地控制下qout将输出“819”，而与之对应的sel扫描对应的数码管。

在文本区内输入程序，程序如下：

输入译码器

KEY.vhd

LIBRARYIEEE;

USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

ENTITYKEYIS

PORT（clk:

INSTD_LOGIC;

data:

INSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;

q:

OUTSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;

q1:

OUTSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0））;

ENDENTITYKEY;

ARCHITECTUREARTOFKEYIS

BEGIN

PROCESS（clk,data）IS

BEGIN

IFclk'EVENTANDclk='1'THEN

CASEdataIS

WHEN"0000"=>q<="0000";q1<="0000";

WHEN"0001"=>q<="0001";q1<="0001";

WHEN"0010"=>q<="0010";q1<="0010";

WHEN"0011"=>q<="0011";q1<="0011";

WHEN"0100"=>q<="0100";q1<="0100";

WHEN"0101"=>q<="0101";q1<="0101";

WHEN"0110"=>q<="0110";q1<="0110";

WHEN"0111"=>q<="0111";q1<="0111";

WHEN"1000"=>q<="1000";q1<="1000";

WHEN"1001"=>q<="1001";q1<="1001";

WHENOTHERS=>q<="0000";q1<="0000";

ENDCASE;

ENDIF;

ENDPROCESS;

ENDARCHITECTUREART;

总功能控制模块

Eleclock.vhd

LIBRARYIEEE;

USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

ENTITYEleclockIS

PORT（NB:

INSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;

NS:

INSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;

NG:

INSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;

CLK:

INSTD_LOGIC;

CHANGE,RT:

INSTD_LOGIC;

DB:

OUTSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;

DS:

OUTSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;

DG:

OUTSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;

LOCKOPEN,LOCKCLOSE:

OUTSTD_LOGIC）;

ENDENTITYEleclock;

ARCHITECTUREARTOFEleclockIS

COMPONENTKeyIS

PORT（CLK:

INSTD_LOGIC;

DATA:

INSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;

Q:

OUTSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;

Q1:

OUTSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）

）;

ENDCOMPONENTKey;

SIGNALENABLE,C0,C1,S,ENABLE1:

STD_LOGIC;

SIGNALTB,TS,TG,D_B,D_S,D_G:

STD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;

BEGIN

ENABLE<=CHANGEAND（NOTRT）;

ENABLE1<=RTAND（NOTCHANGE）;

U0:

KEYPORTMAP（CLK=>CLK,DATA=>NB,Q=>DB,Q1=>D_B）;

U1:

KEYPORTMAP（CLK=>CLK,DATA=>NS,Q=>DS,Q1=>D_S）;

U2:

KEYPORTMAP（CLK=>CLK,DATA=>NG,Q=>DG,Q1=>D_G）;

PROCESS（CLK,D_B,D_S,D_G）IS

BEGIN

IFCLK'EVENTANDCLK='1'THEN

IFENABLE='1'THEN

TB<=D_B;

TS<=D_S;

TG<=D_G;

ENDIF;

IFENABLE1='1'THEN

IF（TB<=D_BANDTS<=D_SANDTG<=D_G）THEN

LOCKOPEN<='1';

LOCKCLOSE<='0';

ELSE

LOCKOPEN<='0';

LOCKCLOSE<='1';

ENDIF;

ENDIF;

ENDIF;

ENDPROCESS;

ENDARCHITECTUREART;

4选1选择器与扫描器

sel.vhd

LIBRARYIEEE;

USEIEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;

USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

ENTITYselIS

PORT（QIN1,QIN2,QIN3:

INSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;

CLK,RST:

INSTD_LOGIC;

QOUT:

OUTSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;

sel:

OUTSTD_LOGIC_VECTOR（7DOWNTO0））;

ENDsel;

ARCHITECTUREARTOFselIS

BEGIN

PROCESS（CLK,RST）

VARIABLECNT:

INTEGERRANGE0TO2;

BEGIN

IF（RST='0'）THEN

CNT:

=0;

sel<="";

QOUT<="0000";

ELSIFCLK'EVENTANDCLK='1'THEN

IFCNT=2THEN

CNT:

=0;

ELSE

CNT:

=CNT+1;

ENDIF;

CASECNTIS

WHEN0=>QOUT<=QIN1;

sel<="";

WHEN1=>QOUT<=QIN2;

sel<="";

WHEN2=>QOUT<=QIN3;

sel<="";

WHENOTHERS=>QOUT<="0000";

sel<="";

ENDCASE;

ENDIF;

ENDPROCESS;

ENDARCHITECTUREART;

4.3显示模块

1）功能介绍

将密码用BCD七段数码管显示

2）显示模块与仿真波形图5.6，如下图

图5.6

上图将BCD码转化到七段译码电路上

表5-2BCD-七段数码管的真值表

输入输出

DCBAY1Y2Y3Y4Y5Y6Y7字形

000011111100

000101100001

001011011012

001101110013

010001100114

010110110115

011010111116

011111100007

100011111118

100111100119

表5-2

在文本区内输入程序，程序如下：

Seg7.vhd

LIBRARYIEEE;

USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

ENTITYSeg7IS

PORT（num:

INSTD_LOGIC_VECTOR（3DOWNTO0）;

led:

OUTSTD_LOGIC_VECTOR（6DOWNTO0））;

ENDSeg7;

ARCHITECTUREACTOFSeg7IS

BEGIN

LED<=""WHENnum="0000"ELSE

""WHENnum="0001"ELSE

""WHENnum="0010"ELSE

""WHENnum="0011"ELSE

""WHENnum="0100"ELSE

""WHENnum="0101"ELSE

""WHENnum="0110"ELSE

""WHENnum="0111"ELSE

""WHENnum="1000"ELSE

""WHENnum="1001"ELSE

""WHENnum="1010"ELSE

""WHENnum="1011"ELSE

""WHENnum="1100"ELSE

""WHENnum="1101"ELSE

""WHENnum="1110"ELSE

""WHENnum="1111";

ENDACT;

第5章总体设计电路图

1）功能介绍

将各个模块连接在一起实现。

2）顶层文件如下：

3）波形仿真如下：

图6﹒1

当change为高电平，rt为低电平时，输入“952”验证，当再次输入“952”时锁打开，设计正确。

第6章设计心得体会

通过这次设计，使我对EDA产生了浓厚的兴趣。

特别是当每一个子模块编写调试成功时，心里特别的开心。

在编写蜂鸣器模块时，我遇到了很大的困难，一直被定时问题所困扰，解决了这个问题时，我特别的高兴。

写控制文件的程序时，也遇到了不少问题，特别是各元件之间的连接，以及信号的定义，总是有错误，在细心的检查下，终于找出了错误和警告，排除困难后，程序编译就通过了。

再对控制模块仿真时，虽然语法正确,但连最基本的输入输出都进不去，我们弄了很多遍都不行，后来在老师的指导下我们才解决了这个问题。

另一个问题就是三个时钟信号的配合，其中显示模块和控制模块的信号频率要高。

其次，在进行引脚连接时一定要细心，有些引脚不能使用，我因为没注意使得开始时一直不能得到正确的结果。

这次EDA课程设计历时两个星期，在整整两个星期的日子里，可以说是苦多于甜，但是可以学的到很多很多的东西，同时不仅可以巩固以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在设计的过程中遇到的问题，反映出来我的许多不足之处，我以后要努力克服缺点。

总的来说，这次设计的密码锁还是比较成功的，在设计中遇到了很多问题，最后在同学和老师的辛勤的指导下外加上自己的努力，终于都得到了解决，因此很有成就感，终于觉得平时所学的知识有了实用的价值，达到了理论与实际相结合的目的。

参考文献

[1]阎石主编.《数字电子技术基础》（第五版）.高等教等育出版社.,2007

[2]李国丽朱维勇何剑春.《EDA与数字系统设计》（第2版）.机械工业出版社.,2002

[3]宋武烈，等.《EDA技术实用教程》.湖北科学技术出版社,2006

[4]谭会生，等.《EDA技术综合应用实例与分析》.西安电子科技出版社,2003