《VHDL 语言》课程设计报告
《VHDL 语言》课程设计
题目：四位密码锁
系 别：电子通信工程系
姓 名： 刘延伟
班 级： 医电
051
学 号： 050411140
指导老师： 石 新 峰
成 绩：---------------------
设计时间：2007 年 12 月 7 日
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《VHDL 语言》课程设计报告
目 录
前言:……………………………………………………………1
一、设计任务:…………………………………………………2
二、题目分析与整体构思:……………………………………3
三、密码锁各部分功能电路设计:……………………………4
四、程序设计:…………………………………………………5
五、心得体会:…………………………………………………6
附录:……………………………………………………………7
参考文献:………………………………………………………8
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《VHDL 语言》课程设计报告
前 言
数字信号处理是指应用数字的方法处理各种信息类型的基本理论和基本算
法，处理的信号对象主要是数字信号。采用专用数字信号处理芯片（ DSP 芯
片）是目前较多采用的方法。但是由于 DSP 应用系统实现的复杂性和某些器件
硬件局限性，已经不能够满足现代电子产品的性能和要求，因此给实际应用中
带来诸多不便。
但 DSP 芯片作为数字信号处理器并不是唯一的选择。采用 FPGA 来实现
DSP 系统已经十分普遍。在诸如实时图像处理、联合战术无线电通信系统 、
3G 移动通信基站、实时工控系统、卫星导航设备等现代电子通信设备中 ，
FPGA 的 DSP 解决方案已经成了非此莫属的选择了。
现代 DSP 技术时针对传统 DSP 技术而言的，后者主要是指目前已经广泛
使用的 DSP 处理器解决方案，包括一些列软件技术和开发技术；而现代 DSP
技术则是基于 SOPC 技术、EDA 技术与 FPGA 实现的 DSP 技术，是现代电子
技术发展的产物，它有效克服了传统 DSP 技术的许多瓶颈，在多个方面显示出
优势，如高速与实时性，可靠性高，系统的重配置与硬件可重构性，单芯片的
可实现性以及技术的标准化和高效率。
本文以在 PFGA 芯片中实现一个简单的可控正弦信号发生模块的设计为例，
详细介绍 DSP Builder 的使用方法，从而有介绍一种另外 PFGA—DSP 算法的
程序方法。
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一、设计任务：
设计一个四位密码锁，输入密码正确开锁，输入错误不能开锁，三次输入
错误报警。
功能：
Δ 密码输入：每按下一个键，要求在数码管上显示，并依次左移；
Δ 密码清除：清除密码输入，并将输入置为”0000”；
Δ 密码修改：将当前输入设为新的密码；
Δ 上锁和开锁。
二、题目分析与整体构思：
设计密码锁，从题目要求来看，（1）、需要设计键盘输入电路：键盘输
入，用的是矩阵键盘，为了使键盘输入更为准确，要设计防抖电路使键盘输入
时的抖动不给数据输入造成影响。（2）、要在输入时看到自己输入的数字为
了确保自己输入正确而要设计显示设备，因为只需要显示数字所以用 LED 数码
管就可以了，设计数码管显示电路就需要译码电路。（3）、最后就是密码锁
的控制电路，这部分是最终实现密码锁的。
以下：
① 键盘接口电路：
Θ 键盘矩阵
Θ 键盘扫描
Θ 键盘消抖
Θ 键盘译码及按键存储。
② 电锁控制电路：
Θ 数字按键输入、存储及清除。
Θ 功能按键的设计。
Θ 密码清除、修改与存储。
Θ 电锁的激活与解除。
③ 输出显示电路
ΘBCD 译码、动态扫描电路。
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三、密码锁设计方案:
密码锁设计的实现是通过扫描矩阵键盘的输入来采集信息与内部的信息进
行比较，如果和内部密码一致就进行开锁，如果不一致就不开锁。
△矩阵式键盘工作原理：
矩阵式键盘是一种常见的输入装置，在计算机、电话、手机、微波炉等各
工电子产品中被广泛应用。矩阵式键盘以行、列形式排列，键盘上的每一个按
键盘其实是一个开关电路，当某键被按下时，该按键所对应的位置就呈现逻辑
0 的状态。
△键盘消抖电路：
因为按键大多是机械式开关，在开关切换的瞬间会在接解点出现来回弹跳的现
象。
△键盘消抖电路：
因为按键大多是机械式开关，在开关切换的瞬间会在接解点出现来回弹跳的现
象。
△键盘译码电路：
从前面所述的键盘扫描电路的输出可以看出，扫描得到的信号规律性不
强，例如数字键主要用来输入数字，但键盘扫描输出无法拿来直接使用，必须
对其进行译码才能使用。
说明：
Θ 键盘译码电路除了负责将键盘送出的数据进行译码外，另外就是在译
码的同时，必须判别所按下的是数字键还是功能键。
△按键存储电路
因为每次按键都会产生新的数据，可能会覆盖前面的数据，所以需要一
个按键存储电路，将键盘扫描译码后的结果记录下来。这一功能可以用移位寄
存器来实现
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