基于FPGA的电子密码锁控制器设计,

摘要：电子密码锁是集计算机技术、电子技术、数字密码技术为一体的机电一体化高科技产品，具有安全性高，使用方便等优点。本毕业设计基于FPGA的电子密码锁控制器设计从电子密码锁毕业设计整体功能，硬件电路设计、毕业设计设计等方面阐述设计过程。电子密码锁毕业设计包括电子锁，电子钥匙，用户卡及用户卡生成器四部分。电子锁里保存着当前开锁密码，以及用户第一次使用用户卡时的用户卡号和加密位。用户凭用户卡在锁上随时更改开锁密码，更新或配制钥匙里开锁密码。本毕业设计考虑到电子密码锁成本及体积因素，在设计电子密码锁部分时，以FPGA 为核心；用户卡生成器数量不多，而且不是面向用户。由多个数码管，按键和发光二极管组成外围电路。
  [来源：http://think58.com]

关键字：电子密码锁；FPGA；VHDL；
  [资料来源：www.THINK58.com]

目  录 [资料来源：http://www.THINK58.com]

第一章、引言………………………………………………………………………………1
1.1研究背景…………………………………………………………………………………1
1.1.1国内研究现状………………………………………………………………………… 1
1.1.2 国外研究现状………………………………………………………………………… 1 [来源：http://www.think58.com]
1.2发展趋势…………………………………………………………………………………1
第二章、密码锁毕业设计设计要求………………………………………………………………2
2.1 毕业设计毕业设计介绍…………………………………………………………………………… 2
2.2 毕业设计设计要求…………………………………………………………………………… 3 [资料来源：www.THINK58.com]
第三章、密码锁毕业设计设计方案 ………………………………………………………………3
3.1 毕业设计概述………………………………………………………………………………3
3.2密码锁输入电路的设计………………………………………………………………… 4
3.2.1 矩阵式键盘的工作原理……………………………………………………………… 5
3.2.2 密码锁输入电路个主要功能模块的设计…………………………………………… 6

[资料来源：http://www.THINK58.com]

3.3  密码锁控制电路的设计 ……………………………………………………………… 8
3.3.1 数字按键输入的响应控制…………………………………………………………… 9
3.3.2 功能按键输入的响应控制…………………………………………………………… 9
3.4密码锁显示电路的设计………………………………………………………………… 9
3.5密码锁的整体组装设计………………………………………………………………… 9 [来源：http://www.think58.com]
第四章、主要VHDL源程序及毕业设计仿真验证…………………………………………………10
4.1键盘输入去抖电路………………………………………………………………………10
4.2盘输入去抖电路的仿真…………………………………………………………………12
4.3码锁输入电路……………………………………………………………………………12
4.4码锁输入电路的仿真……………………………………………………………………15
4.5码锁控制电路……………………………………………………………………………16
4.6码锁控制电路的仿真……………………………………………………………………18
第五章、技巧分析及思路拓展………………………………………………………………19
5.1计技巧分析………………………………………………………………………………19
5.2统思路拓展………………………………………………………………………………19

[资料来源：www.THINK58.com]

致谢 ………………………………………………………………………………………19
参考文献 ……………………………………………………………………………………20
  [资料来源：http://THINK58.com]

部分毕业设计：
第三章、密码锁毕业设计设计方案 [资料来源：THINK58.com]

3.1 毕业设计概述
作为通用电子密码锁，主要有各个部分组成：数字密码输入电路、密码锁控制电路和密码锁显示电路。
作为电子密码琐的输入电路，可供选择的方案有数字机械式键盘和触摸式键盘等多种。虽然机械式键盘存在一些诸如机械产生的弹跳消除问题和机械部分的接触等问题，但是和出没式的3*4键盘相比，机械式键盘具有低成本、可靠性高、构成电路简单、技术成熟和应用广泛等特点，因此将其应用到通用数字电子密码锁中还是比较适宜的。本毕业设计中采用一个3*4的通用数字机械键盘作为设计的输入设备。

[资料来源：http://THINK58.com]

    数字电子密码锁的显示信息电路可采用LED数码管显示和液晶屏幕显示两种。液晶显示具有高速度显示、高可靠性、易于扩展和升级等优点，但是普通液晶显示屏存在亮度低、对复杂环境的适应能力差等缺点，在低亮度的环境下还需要加入其它辅助的照明设备，驱动电路设计相对复杂，因此本毕业设计的显示电路仍使用通用的LED数码管。

根据以上选定的输入设备和显示器件，并考虑到现实各项数字密码锁功能的具体要求，整个电子密码锁毕业设计的总体组成如图3.1所示。

[资料来源：http://www.THINK58.com]

(1)   密码锁输入电路包括时序产生电路、键盘扫描电路、去抖电路、键盘译码电路等几个小
的功能电路。

(2)  密码锁控制电路包括按键数据的缓冲存储电路，密码的清除、变更、存储、激活电锁电
路（寄存器清除信号发生电路），密码核对（数值比较电路），解锁电路（开/关门锁电路）等几个小的功能电路。

(3)  七段数码管显示电路主要将待显示数据的BCD码转换成数码器的七段显示驱动编码。 [版权所有：http://think58.com]

 

第五章、技巧分析及思路拓展 [资料来源：http://www.THINK58.com]

5.1设计技巧分析
(1) 密码锁输入电路KEYBOARD.VHD中对各种分频信号/信号序列的设计有独到之处。该设计中，利用一个自由计数器来产生各种需要的频率，也就是先建立一个N位计数器，N的大小根据电路的需求决定。N的值越大，电路可以除频的次数就越多，这样就可以获得更大的频率变化，以便提供多种不同频率的时钟信号。若输入时钟为CLK，N位计数器的输出为Q[N-1，0]，则Q（0）为CLK的2分频脉冲信号，Q（1）为CLK的4分频脉冲信号，Q（2）为CLK的8分频脉冲信号，……Q(N-1)为CLK的2N分频脉冲信号；Q（5 DOWNTO 4）取得的是一个脉冲波形序列，其值是依00-01-10-11-00-01周期性变化的，其变化频率为CLK的25分频，也就是32分频。我们利用以上规律即可得到各种我们所需要频率的信号或信号序列。 [资料来源：http://think58.com]

(2) 键盘输入去抖电路的设计程序DEBOUCING.VHD在实际毕业设计的开发中有较好的参考价值。

[来源：http://think58.com]

(3) 密码锁控制电路CTRL.VHD中对于数据的更新及移位方法比较好。程序中使用语句“ACC<=ACC(11 DOWNTO 0)&DATA_N”非常简洁地同时实现了ACC中低4位用DATA_N进行更新，而高12位用ACC中原来的低12位左移而来的处理。

(4) 在密码锁输入电路等模块的程序的设计和仿真中，为了便于观察一些中间结果，在程序中增加了一些观测输出点。这一设计技巧，对于较大的程序或多进程程序的设计非常重要。同时在仿真时，为了便于观测全局结果，降低了分频常数。同理，在进行程序仿真时，对于程序中数目较大的分频/计数/计时常数的修改是非常必要的。

[资料来源：http://think58.com]

5.2 毕业设计扩展思路
(1) 本毕业设计基本达到作为数字密码锁的绝大部分功能，但还有许多不足或需完善的地方。比如说3*4的通用机械键盘受到键盘数量的限制，在很大的程度上限制了其功能的扩展。若在毕业设计中加入语音提示模块，在按下按键的同时给出语音提示，开启或是关闭密码锁的同时给出语音提示，将会使该毕业设计显得更加人性化，更加接近成为一个成熟的产品。

(2) 设计外围电路：毕业设计用方波信号源，直流工作电源。

[资料来源：THINK58.com]

(责任编辑：admin)

[资料来源：THINK58.com]