電子密碼鎖04891

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1、武漢理工大學(xué)《能力拓展訓(xùn)練》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)目錄1.設(shè)計(jì)方案11.1設(shè)計(jì)任務(wù)及要求分析11.2設(shè)計(jì)方案及比較認(rèn)證12系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原理22.1密碼輸入模塊22.2密碼控制模塊42.3密碼顯示模塊53軟件設(shè)計(jì)63.1密碼輸入模塊流程圖及程序63.2密碼控制模塊流程圖及程序93.3密碼顯示模塊流程圖及程序114系統(tǒng)仿真124.1密碼輸入模塊仿真124.2密碼控制模塊仿真134.3密碼顯示模塊仿真135心得與體會(huì)14參考文獻(xiàn)15附錄1620武漢理工大學(xué)《能力拓展訓(xùn)練》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)電子密碼鎖設(shè)計(jì)1.設(shè)計(jì)方案1.1設(shè)計(jì)任務(wù)及要求分析設(shè)計(jì)一個(gè)電子密碼鎖，在鎖開(kāi)的狀態(tài)下輸入密碼，設(shè)置的密碼共4位

2、，用數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)K1～K10分別代表數(shù)字1，2，…，9，0，輸入的密碼用數(shù)碼管顯示，最后輸入的密碼顯示在最右邊的數(shù)碼管上，即每輸入一位數(shù)，密碼在數(shù)碼管上的顯示左移一位?？蓜h除輸入的數(shù)字，刪除的是最后輸入的數(shù)字，每刪除一位，密碼在數(shù)碼管的顯示右移一位，并在左邊空出的位上補(bǔ)充“0”。用一位輸出電平的狀態(tài)代表鎖的開(kāi)閉狀態(tài)。提高部分：為保證密碼鎖主人能打開(kāi)密碼鎖，設(shè)置一個(gè)萬(wàn)能密碼，在主人忘記密碼時(shí)使用。本電路的主要控制部分和接口輸入部分都是在CPLD內(nèi)部通過(guò)VHDL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的，所以CPLD為本設(shè)計(jì)的核心，根據(jù)系統(tǒng)要求的功能，以及CPLD芯片的容量分級(jí)，本設(shè)計(jì)采用MAXⅡ系列的EPM240

3、GT100C5器件作為主控芯片，它是一種基于乘法項(xiàng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜可編程邏輯器件，它的基本邏輯單元是由一些與、或陣列加上觸發(fā)器構(gòu)成，其中與或陣列完成組合邏輯功能，觸發(fā)器完成時(shí)序邏輯。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。它具有集成度高，保密性好的特點(diǎn)。一般的電子密碼鎖主要由三個(gè)部分組成：數(shù)字密碼輸入電路、密碼鎖控制電路和密碼顯示電路。1.2設(shè)計(jì)方案及比較認(rèn)證作為密碼鎖的的輸入部分可選用數(shù)字機(jī)械鍵盤(pán)和觸摸式數(shù)字鍵盤(pán)等多種。雖然械鍵盤(pán)存在一些彈跳消除問(wèn)題，但是可以采用軟

4、件延時(shí)的方法消除抖動(dòng)，20武漢理工大學(xué)《能力拓展訓(xùn)練》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)若采樣信號(hào)連續(xù)兩次或超過(guò)兩次檢測(cè)到高電平信號(hào)，說(shuō)明按鍵狀態(tài)確實(shí)發(fā)生了變化，此時(shí)電路輸出一個(gè)時(shí)鐘周期的按鍵信號(hào)；否則當(dāng)作抖動(dòng)處理而不予理會(huì)，以此來(lái)消除抖動(dòng)。相比較而言觸摸式的4×3鍵盤(pán)成本較高不適合采用。所以本設(shè)計(jì)采用一個(gè)4×3的通用數(shù)字鍵盤(pán)作為該設(shè)計(jì)的輸入設(shè)備。密碼鎖的控制部分由EPM240GT100C5器件作為主控芯片進(jìn)行邏輯控制和時(shí)序控制，由于輸入的是四位密碼，所以要用儲(chǔ)存器將之前輸入的數(shù)字密碼以二進(jìn)制的形式存入到寄存器中。另外還需要一個(gè)寄存器儲(chǔ)存原密碼，以便輸入新密碼時(shí)進(jìn)行比較。密碼鎖的顯示部分可以采用

5、LED數(shù)碼管顯示和液晶屏幕顯示兩種。但是由于本設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，采用的器件也相對(duì)比較簡(jiǎn)陋，對(duì)復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)能力不強(qiáng)，無(wú)法驅(qū)動(dòng)液晶屏幕顯示。所以本設(shè)計(jì)的輸入電路由四個(gè)7位數(shù)碼管組成以便顯示輸入的數(shù)字密碼，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)碼管即可。2系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原理本設(shè)計(jì)的電路圖如圖1所示：它由密碼輸入部分、密碼控制部分和密碼顯示部分組成。圖1電路圖2.1密碼輸入模塊密碼輸入模塊由鍵盤(pán)、鍵盤(pán)掃描電路、時(shí)鐘發(fā)生器、時(shí)序產(chǎn)生電路、鍵盤(pán)譯碼電路組20武漢理工大學(xué)《能力拓展訓(xùn)練》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)成。原理方框圖如圖2所示：鍵盤(pán)掃描電路時(shí)序產(chǎn)生電路時(shí)鐘發(fā)生器鍵盤(pán)譯碼電路鍵

6、盤(pán)彈跳消除電路鍵盤(pán)圖2原理方框圖鍵盤(pán)是一個(gè)4×3的通用數(shù)字機(jī)械鍵盤(pán)，其圖如圖3所示：圖3數(shù)字機(jī)械鍵盤(pán)鍵盤(pán)電路可提供鍵盤(pán)掃描信號(hào)。該信號(hào)由ky3～ky0進(jìn)入鍵盤(pán)，其變化的順序?yàn)?110-1101-1011-0111-1110……周而復(fù)始。掃描信號(hào)0111代表掃描的為*、0、#這一排按鍵，當(dāng)*這個(gè)按鍵被按下時(shí)，由kx2～kx0讀出的值為011。按鍵位置的數(shù)碼關(guān)系如表1所列。表1掃描位置CSR000000010101101010111111輸出信號(hào)SEL011101110011101110011101110011101110按鍵號(hào)123456789*0#20武漢理工大學(xué)《能力拓展訓(xùn)

7、練》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)鍵盤(pán)譯碼電路，由于圖3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)。由于密碼控制電路的時(shí)鐘脈沖與密碼輸入電路的時(shí)鐘脈沖頻率不一樣，所以需要時(shí)序產(chǎn)生電路將密碼輸入電路的時(shí)鐘脈沖分頻成