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电子密码锁(基于VHDL语言)
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2010-03-31
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设计一个简单的数字电子密码锁,密码为4 位。用数据开关K1~K10分别代表数字1,2,…9,0,输入的密码用数码显示,最后输入的密码显示右边,即每输入一位数,密码在数码管显示左移一位。同时可删除输入的数字,删除的是最后输入的数字,每删除一位,密码在数码管的显示右移一位,并在左边空出的为上补充“0”。用一位输出电平的状态代表所得开闭状态。为保证密码的主人能打开密码锁,设置一个万能密码。
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摘 要
CPLD(复杂可编程逻辑器件)和FPGA(现场可编程门阵列)都是可编程逻辑器件,
它们是在PAL、GAL等逻辑器件基础上发展起来的。在现代电子系统中,数字系统所占的
比例越来越大。系统发展的越势是数字化和集成化,CPLD/FPGA作为可编程ASIC(专用
集成电路)器件,它将在数字逻辑系统中发挥越来越重要的作用。
随着科学技术的不断发展,人们对日常生活中的安全保险的要求越来越高。为满足人
们对锁的使用要求,增加其安全性,用密码代替钥匙的数字电子密码锁应运而生。电子密
码锁具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等优点。本设计正是一种能够通过输入预设
密码而解锁的FPGA设计与实现,介绍了利用VHDL硬件描述语言输入方式,设计数字电路
的过程。
关键词:FPGA VHDL硬件描述语言 电子密码锁 数字电路
目 录
1设计内容与要求..............................................................................................................................................1
1.1设计内容...............................................................................................................................................1
1.2设计要求...............................................................................................................................................1
2 VHDL概述......................................................................................................................................................1
3设计过程..........................................................................................................................................................2
3.1总体设计框图.......................................................................................................................................2
在本设计采用的是VHDL编程,通过文本编辑方式建立模块,通过原理图方式将生成的图形符号连
接,然后再下载,进行硬件的仿真。为达到密码锁的以上功能,可将电子密码锁分为以下3个模块
进行设计:开关编码显示模块、控制模块和动态显示模块。总体设计框图如图1所示。...............2
3.2模块设计...............................................................................................................................................2
3.3整体电路设计.......................................................................................................................................4
电子密码锁的整体电路图如图7所示。...................................................................................................4
图7 整体电路.............................................................................................................................................5
4 QuartusⅡ软件仿真..........................................................................................................................................5
5心得体会..........................................................................................................................................................6
参考文献............................................................................................................................................................7
附录....................................................................................................................................................................8
武汉理工大学《能力拓展训练》课程设计说明书
电子密码锁
1设计内容与要求
1.1设计内容
设计一个简单的数字电子密码锁,密码为4 位。用数据开关K1~K10分别代表数字1
2,…9,0,输入的密码用数码显示,最后输入的密码显示右边,即每输入一位数,密码在
数码管显示左移一位。同时可删除输入的数字,删除的是最后输入的数字,每删除一位,
密码在数码管的显示右移一位,并在左边空出的为上补充“0”。用一位输出电平的状态代表
所得开闭状态。为保证密码的主人能打开密码锁,设置一个万能密码。
1.2设计要求
(1) 密码输入:每按下一个键,要求在数码管上显示,并依次左移;
(2) 密码删除:每删除一位,数码管上的显示右移一位,在左边空出的位补充零;
(3) 密码设置:当四位密码输入完毕,按下设置功能键进行设置;
(4) 密码检验:输入密码,按下检验键。
2 VHDL概述
VHDL语言是一种用于电路设计的高级语言。最初是由美国国防部开发出来供美军用
来提高设计的可靠性和缩减开发周期的一种使用范围较小的设计语言。VHDL的英文全写
是:VHSIC(Very High Speed Integrated Circuit)Hardware Descriptiong Language,译成中
文就是超高速集成电路硬件描述语言,因此它的应用主要是应用在数字电路的设计中。目
前,它在中国的应用多数是用在FPGA/CPLD/EPLD的设计中。当然在一些实力较为雄厚的
单位,它也被用来设计ASIC。
VHDL主要用于描述数字系统的结构、行为、功能和接口。除了含有许多具有硬件特
征的语句外,VHDL的语言形式和描述风格与句法是十分类似于一般的计算机高级语言。
VHDL的程序结构特点是将一项工程设计,或称设计实体(可以是一个元件,一个电路模
块或一个系统)分成外部(或称可是部分,及端口)和内部(或称不可视部分),既涉及实
体的内部功能和算法完成部分。在对一个设计实体定义了外部界面后,一旦其内部开发完
成后,其他的设计就可以直接调用这个实体。这种将设计实体分成内外部分的概念是
VHDL系统设计的基本点。与其他硬件描述语言相比,VHDL具有以下特点:
(1)功能强大、设计灵活。VHDL具有功能强大的语言结构,可以用简洁明确的源代码
来描述复杂的逻辑控制。它具有多层次的设计描述功能,层层细化,最后可直接生成电路
级描述。VHDL支持同步电路、异步电路和随机电路的设计,这是其他硬件描述语言虽不
能比拟的。VHDL还支持各种设计方法,既支持自底向上的设计,又支持自顶向下的设计
既支持模块化设计,又支持层次化设计。
(2)支持广泛、易于修改。由于VHDL已经成为IEEE标准所规范的硬件描述语言,目前
大多数EDA工具几乎都支持VHDL,这为VHDL的进一步推广和广泛应用奠定了基础。在
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