基于FPGA的电子密码锁设计企业库|免费b2b网站

一．设计要求

1、设计一个密码锁的控制电路，当输入正确密码时，输入开锁信号以推动执行机构的作用，用红灯亮，绿灯熄灭，表示关锁；用红灯灭，绿灯亮，开锁。

2、在锁的控制电路中储存一个可以修改的6位密码，其中6位全为实际有效密码，当开锁按钮开关的输入代码等于存储器代码时，实现开锁。否则一直关锁并持续产生报警信号。

3、从{dy}个按钮触动后的5秒内若未就锁打开，则电路自动处于自锁状态。使之无法再打开。并由扬声器发出持续20秒的报警信号。

二．设计说明与提示

1.该题目的主要任务是产生一个开锁信号OPEN,而开锁信号的形成条件是，输入代码和已设密码相同。实现这种功能的电路构思有多种，本题目运用两片8位锁存器，一片存入密码，另一片输入开锁代码，通过比较的方式，若两者相等，则形成开锁信号。

2．在开锁信号产生时，要求输出声，光信号，声音的产生由开锁信号触动扬声器工作，光信号由开锁信号点亮LED指示灯。

3．用按钮开关的{dy}个动作信号触发一个5秒定时器，若5秒内无开锁信号产生，让扬声器发出特殊音响，以示警告，并输出一个信号推动LED不断闪烁。

三．设计思想

电子密码锁的系统结构框图分成两大部分:控制器和处理器。整个系统的输入信号有一个时钟脉冲CLK ,输出信号有表示开锁，关锁信号的红灯，绿灯以及报警信号SPEAKER。控制器中的所有按键按下时均为高电平,即高电平有效。RW 为“密码设定”信号, OK 为“确定”信号, RED=‘0’GREED=‘1’为开锁信号CNT 表示上一位密码正确时,控制器给出的可进行下一位二进制密码比较的信号,OPEN=‘1’ 为控制器给出的锁开信号, OPEN=‘0’ 为控制器给出的密码错误信号。处理器中有一个计数器,计数器C1用是用来记录从{dy}个按钮触动后的5秒内若未将锁打开（即输入正确密码时间超过5秒），则电路自动复位并进入自锁状态，使之无法再打开，并由扬声器发出持续20秒的报警信号。

四．重要程序模块分析

1，密码设置模块

process(clk) ---定义个存储器将密码存放在keyin中

begin

if clk'event and clk='1' then

keyin<=key;

end if;

end process;

prr<=pdan or rw1 or rin or ok;

st: process(keyin,prr,ok1) -----{dy}次修改密码

begin

if ok1='1' then start<='0';

elsif (keyin/="000000" and prr='0') then

start<='1';

else start<='0';

end if;

end process;

inkey: process(key,start,clk)

begin ----输入密码时间进入记时状态

if clk'event and clk='1' then ok1<='0';ok2<='0';

if start='1' then sbuf1<=keyin; ----将密码放入rom1暂存器中

if ok='1' then ok2<='1';

elsif cnt="100" then cnt<="000" ;ok1<='1'; --5秒到将cnt值零将ok1值置高

else cnt<=cnt+'1';

end if ;

else cnt<="000";sbuf1<=sbuf1; ----当start=‘1’时cnt永远保持‘0’

end if;

end process;

2，报警信号产生模块：

pandan : process(ok,ok1,ok2,clk,start) ---输入密码用于判断密码是否正确

begin

if ok2='1' or ok1='1' then pdan<='1'; ------开锁信号

elsif clk'event and clk='1' then

if pdan='1' then

if cnt1="10011" then

pdan<='0'; --20秒后判断结束，进入等待外部输入状态

else

cnt1<=cnt1+'1';

end if;

else

cnt1<="00000"; ---等待状态时cnt1一直为‘0’

end if;

end process;

3．显示模块

Display: process(open,rw ,rin,clk1) -----显示程序

begin

if open='1' then ------开锁信号密码正确

red<='0';green<='1'; speaker<='0'; -----红灯灭，绿灯亮

else ------密码错误

red<='1';green<='0'; speaker<=clk1; ----红灯亮，绿灯灭，

end if;

elsif rw='1' then ----{dy}次修改密码显示状态

red<='1';green<='0';;speaker<='0';

elsif rin='1' then

red<='0';green<='0'; speaker<='0';

else

red<='1';green<='0'; speaker<='0';

end if;

end process;

仿真波形

波形图一(密码正确)：

密码锁默认的密码为“00000”，当我们{dy}次设置的密码为key=”101000”,然后按OK键盘确认。这时密码已经设置完成。当我们输入密码key=”101000”时，我们可以清楚的看见greed=‘1’而red=‘0’,即实现红灯灭，绿灯亮的开锁功能。

波形图二（此波形图为波形图一的后续部分）(密码错误)：

设置密码为key=“110111”。当我们输入密码“100111” 时，greed=‘0’,而red=‘1’,即实现了红灯亮，绿灯灭的关锁功能，并且于此同时speaker=‘1’，即由于密码不正确而产生喇叭发出声音的信号。当key=‘000000’时（即无开锁信号产生），可以从波形图中看见，speaker=‘1’，即发出报警声会持续一段时间。

设计原代码

library ieee;

use ieee.std_logic_1164.all;

use ieee.std_logic_unsigned.all;

entity lock_m is

port(

key:in std_logic_vector(5 downto 0);

clk,clk1,ok,rw: in std_logic;

red,green,speaker,rwled,okrw:out std_logic);

end lock_m;

architecture behav of lock_m is

signal ok1,ok2,ok0,prr,start,pdan,rw1,rin:std_logic :='0';

signal sbuf1,sbuf2,keyin:std_logic_vector(5 downto 0):="000000";

signal mmst: std_logic_vector(5 downto 0):="000000";

signal cnt:std_logic_vector(2 downto 0):="000";

signal cnt1:std_logic_vector(4 downto 0):="00000";

begin

process(clk)

begin

if clk'event and clk='1' then

keyin<=key;

end if;

end process;

prr<=pdan or rw1 or rin or ok;

st: process(keyin,prr,ok1)

begin

if ok1='1' then start<='0';

elsif (keyin/="000000" and prr='0') then

start<='1';

else start<='0';

end if;

end process;

inkey: process(key,start,clk)

begin

if clk'event and clk='1' then ok1<='0';ok2<='0';

if start='1' then sbuf1<=keyin;

if ok='1' then ok2<='1';

elsif cnt="100" then cnt<="000" ;ok1<='1';

else cnt<=cnt+'1';

end if ;

else cnt<="000";sbuf1<=sbuf1;

end if;

end process;

pandan : process(ok,ok1,ok2,clk,start)

begin

if ok2='1' or ok1='1' then pdan<='1';

elsif clk'event and clk='1' then

if pdan='1' then

if cnt1="10011" then

pdan<='0';

else

cnt1<=cnt1+'1';

end if;

else

cnt1<="00000";

end if;

end process;

comp: process(pdan,rw1,sbuf1,mmst,rin,clk1)

begin

if pdan='1' then

if sbuf1=mmst then

red<='0';green<='1';rwled<='0';speaker<='0';okrw<='0';

else

red<='1';green<='0';rwled<='0';speaker<=clk1;okrw<='0';

end if;

elsif rw1='1' then

red<='1';green<='0';rwled<='1';speaker<='0';okrw<='0';

elsif rin='1' then

red<='0';green<='0';rwled<='1';speaker<='0'; okrw<='1';

else

red<='1';green<='0';rwled<='0';speaker<='0';okrw<='0';

end if;

end process;

rewrite:process(rw,keyin,ok0,clk,start,pdan,rin)

begin

if clk'event and clk='1' then

if ok0='1' then rw1<='0';

elsif keyin="000000" and pdan='0' and rin='0' then

if rw='1' then

rw1<='1';

end if;

end process;

process(rw1,ok,keyin,clk)

begin

if clk'event and clk='1' then

ok0<='0';

sbuf2<=keyin;

if rw1='1' then

if ok='1' then

ok0<='1';

if mmst=sbuf2 then

rin<='1';

else

rin<='0';

end if;

else

if rin='1' then

if ok='1' then

mmst<=sbuf2;

rin<='0';

else mmst<=mmst;

end if;

else null;

end if;

end process;

end behav;