电气与电子信息工程学院
《EDA 课程设计》报告
设计题目: 基于 FPGA 的密码锁的设计
专业班级: 电子信息工程 2021(1)班
学 号:
姓 名:
指导教师:
设计时间: 2023/10/30~2023/11/17
设计地点: K2—303
电气与电子信息工程学院
《EDA 课程设计》任务书
2023 -2024 学年第 1 学期
学生姓名: 专业班级: 电子信息工程 2021(1)
指导教师: 工作部门:电气与电子信息工程学院
一、课程设计题目: 基于 FPGA 的密码锁设计
1. 基于 FPGA 的乐曲演奏电路设计
6. 基于 FPGA 的抢答器设计
2. 基于 FPGA 的信号发生器设计
7. 基于 FPGA 的密码锁设计
3. 基于 FPGA 的数字频率计设计
8. 基于 FPGA 的万年历设计
4. 基于 FPGA 的反应测试仪设计
9. 基于 FPGA 的数字温度计设计
5. 基于 FPGA 的电梯控制系统设计
其他(见选题一览表)
二、课程设计内容
《EDA 课程设计》是电子信息工程专业的必修实践性课程。本课程设计是《EDA 技术及应用》课程的
综合实践环节,要求学生需具备电路分析基础、数字电路分析与设计、模拟电路分析与设计、CPLD/FPGA
芯片应用能力。学生根据所选课题的技术指标,以 Altera 公司或高云 FPGA 为核心器件,通过方案论证确
定设计方案,在 QUARTUSII 或云源软件中进行 Verilog HDL 程序编写和时序仿真,制作外围硬件电路,
进行系统功能测试与分析。
三、进度安排
1、时间安排
序 号
内 容
学时安排(天)
1
方案论证和总体设计
3
2
硬件设计
2
3
软件设计与仿真
4
4
硬件测试
3
5
撰写和打印设计报告
3
合 计
15
设计指导答辩地点:K2—303
2、执行要求
要求多个选题,每组不超过 3 人,为避免雷同,在设计中每个同学报告中侧重模块不能一样。
四、基本要求
1、根据选题要求查阅资料掌握所选课题的原理,进行设计方案论证,确定系统设计方案,绘制系统
框图;
2、根据系统设计方案在 Quartus II 或云源软件中分模块完成 Veilog HDL 程序设计,并进行仿真分析,
最终完成总体设计;
3、根据选题要求计算电路参数和选择元器件,完成硬件外设电路的制作;
4、选择 FPGA 核心板或开发板整个系统的搭建,完成引脚分配、程序下载、实物测试、修改调整和
结果分析;
5、实物验收并答辩;
6、对设计过程进行全面总结,写出课程设计报告,要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整,
格式规范。
五、课程设计考核办法与成绩评定
六、课程设计参考资料
1、黄继业,潘松.EDA 技术实用教程(第六版)[M]. 北京:科学出版社,2019
2、黄继业, 陈龙, 潘松. EDA 技术与 Verilog HDL[M]. 北京:清华大学出版社,2017
3、陈金鹰. FPGA 技术及应用[M].北京:机械工业出版社,2015
评定项目
基本内涵
分值
答 辩
回答问题情况
30 分
实物测试
正常无故障运行
40 分
设计报告
完成设计任务、报告规范性等情况
30 分
总分
100 分
目 录
1 设计任务及要求 ..........................................................................1
2 方案比较和论证 ..........................................................................1
3 工作原理 ................................................................................2
4 硬件设计 ................................................................................3
5 软件设计 ................................................................................4
5.1 顶层 RTL 图 ........................................................................4
5.2 矩阵模块 ..........................................................................5
5.3 LED 灯模块 ........................................................................5
5.4 数码管模块 ........................................................................6
5.5 分频模块 ..........................................................................7
5.6 消抖模块 ..........................................................................8
5.7 按键模块 ..........................................................................8
6 时序仿真及分析 .........................................................................10
6.1 LED 灯模块的仿真及分析 ...........................................................10
6.2 4*4 矩阵键盘模块的仿真及分析 .....................................................11
6.3 数码管模块的仿真及分析 ...........................................................11
7 实物测试及分析 .........................................................................12
7.1 引脚分配 .........................................................................12
7.2 实物连接 .........................................................................13
7.3 测试结果及分析 ...................................................................13
8 课程设计总结 ...........................................................................15
参考文献 ...............................................................................16
附录
1
1 设计任务及要求
设计任务:设计一个基于数字密码的密码锁系统。
设计要求:
1. 密码设置功能:能够设置一个安全的数字密码作为锁的开启条件。
2. 密码验证功能:能够验证用户输入的数字密码是否与设置的密码匹配。
3. 密码管理功能:能够增加、删除和查询密码,以管理访问权限。
4. 安全性:密码长度符合安全标准,密码以安全方式存储,防止暴力破解密码。
5. 用户友好性:简洁、直观的用户界面,易于操作和使用。
6. 错误处理:良好的错误处理机制,提供错误信息和恢复密码的方法。
7. 低功耗:设计为低功耗系统,延长电池寿命或降低能源消耗。
8. 可靠性:保证系统长时间稳定运行,抵抗干扰或错误操作。
设计目标:设计一个方便、安全、可靠的密码锁系统,保护用户的隐私和安全,并考虑系统性能和
稳定性。
2 方案比较和认证
在本次 EDA 课程设计中,根据课程应用的高云开发版提出了两种方案,方案如下图所示
图 1—1(第一种方案)