電子密碼鎖的EDA技術(shù)設(shè)計(jì)方案
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時(shí)間：2010-05-11
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對(duì)于鍵盤(pán)譯碼電路，由于圖2中的鍵盤(pán)按鍵分為數(shù)字按鍵和功能按鍵，每一個(gè)按鍵可負(fù)責(zé)不同的功能，而鍵盤(pán)所產(chǎn)生的輸出(也就是掃描回復(fù)信號(hào))卻無(wú)法直接拿來(lái)用作密碼鎖控制電路的輸入，所以必須由鍵盤(pán)譯碼電路來(lái)規(guī)劃每個(gè)按鍵的輸出形式，以便執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。
鍵盤(pán)存儲(chǔ)電路可將每次掃描產(chǎn)生的新按鍵數(shù)據(jù)存儲(chǔ)下來(lái)，因此新數(shù)據(jù)可能會(huì)覆蓋前面的數(shù)據(jù)，所以需要一個(gè)按鍵存儲(chǔ)電路，以將整個(gè)鍵盤(pán)掃描完畢的結(jié)果記錄下來(lái)。
圖4所示是密碼鎖輸入模塊的仿真波形，圖中，數(shù)字鍵數(shù)據(jù)“0、1、2、3、4、5、6、7、8、9”和功能鍵數(shù)據(jù)“0100、0001”所得到的輸出不同，由此可證明密碼鎖輸入模塊的正確性。
2.3 控制模塊
密碼鎖控制電路是整個(gè)電路的控制中心，主要完成對(duì)數(shù)字鍵輸入和功能鍵輸入的響應(yīng)和控制。密碼鎖控制電路的仿真波形如圖5所示。從圖5可見(jiàn)，其數(shù)字鍵輸入的響應(yīng)控制過(guò)程如下：
(1)按下數(shù)字鍵，第一個(gè)數(shù)字會(huì)在顯示器的最右端顯示，隨后每按下一個(gè)新數(shù)字，顯示器上已經(jīng)存在的數(shù)字整體會(huì)向左移一位，并將以新的數(shù)字顯示出來(lái)；
(2)若要更改輸入數(shù)字，則可按*鍵清除所有輸入的數(shù)字，再重新輸入數(shù)字。
(3)電子密碼鎖為4位，當(dāng)輸人超過(guò)4位時(shí)，電路不予理會(huì)，且不顯示第4個(gè)以后的數(shù)字。
功能按鍵的輸入響應(yīng)控制功能如下：
(1)清除功能：按下*鍵，可清除所有輸入的數(shù)字，顯示為“----”。
(2)更改密碼：按下55#鍵，輸入舊密碼(設(shè)計(jì)中為“0000 ”)，再按#鍵，即可解除舊密碼。接著輸入4位數(shù)字，再按下#鍵，就可以將4位數(shù)字作為新密碼。
(3)密碼上鎖：輸入4位新的密碼數(shù)字之后，再按11#鍵，就可以將密碼鎖上鎖。
(4)密碼解鎖：按下99#鍵可輸入密碼解鎖，假如輸入“2345”這個(gè)密碼，然后按下#鍵，系統(tǒng)將比較鍵盤(pán)輸入的數(shù)碼和寄存器中的數(shù)碼，如果一致，就會(huì)給出一個(gè)開(kāi)鎖信號(hào)，密碼鎖開(kāi)鎖；否則密碼輸入無(wú)效。
2.4 顯示模塊
本電子密碼鎖的顯示模塊比較簡(jiǎn)單，其作用是將控制模塊的BCD碼輸出轉(zhuǎn)換為7段顯示編碼，然后驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，其仿真波形如圖6所示。
3 電子密碼鎖的整合和驗(yàn)證
要完成電子密碼鎖的設(shè)計(jì)，還必須將上述三個(gè)功能模塊進(jìn)行整合。其整合電路圖如圖1所示。
本設(shè)計(jì)選用杭州康芯電子有限公司生產(chǎn)的GW48EDA系統(tǒng)作為硬件驗(yàn)證系統(tǒng)，同時(shí)選用Altera公司的EPlK30TC144-3作為主控芯片。該芯片是一種基于查找表結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件，它的基本邏輯單元是可編程的查找表，能夠?qū)崿F(xiàn)組合邏輯運(yùn)算，并可用可編程寄存器實(shí)現(xiàn)時(shí)序邏輯運(yùn)算。設(shè)計(jì)時(shí)只需要對(duì)電子密碼鎖整體設(shè)計(jì)中的輸入輸出引腳作引腳鎖定，然后重新編譯和下載，即可進(jìn)行電子密碼鎖的硬件驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)表明：本設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)電子密碼鎖的全部功能。
4 結(jié)束語(yǔ)
本文以現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件(FPGA)為設(shè)計(jì)載體，以硬件描述語(yǔ)言(VHDL)為主要表達(dá)方式，以QuartusⅡ開(kāi)發(fā)軟件和GW48EDA開(kāi)發(fā)系統(tǒng)為設(shè)計(jì)工具設(shè)計(jì)了一種具有密碼輸入、數(shù)碼清除、密碼解除、密碼設(shè)置和密碼激活等功能的電子密碼鎖。同時(shí)闡述電子密碼鎖的工作原理和軟硬件實(shí)現(xiàn)方法。對(duì)該電子密碼鎖進(jìn)行時(shí)序仿真和硬件驗(yàn)證的結(jié)果表明：該電路能夠?qū)崿F(xiàn)所要求的功能。由于本設(shè)計(jì)中的FPGA芯片體積小，功耗低，價(jià)格便宜，安全可靠，稍加修改就可以改變密碼的位數(shù)，而且維護(hù)和升級(jí)比較方便，很容易做成ASIC芯片，因而具有較好的應(yīng)用前景。
評(píng)論