微波EDA网,见证研发工程师的成长!
首页 > 硬件设计 > 嵌入式设计 > 基于FPGA的多功能电子密码锁设计

基于FPGA的多功能电子密码锁设计

时间:03-25 来源:互联网 点击:

:将扫描模式改为键按下触发扫描方式,即当某键被按下后,才触发键盘扫描电路产生扫描时序,键被放开后,停止对键盘的扫描,使电路处于相对静止状态,以减少干扰信号。

另外,在按键按下时刻与开始扫描时刻之间加入一段较小的延时,延时结束后才允许电路开始扫描工作,可以最大限度地避免因键盘抖动带来的错误输入。

主要VHDL代码描述如下:

?

3.2 控制电路

控制电路是整个系统的核心电路,能根据用户输入的密码位数进行子电路的选择。由于系统允许用户输入4 位、6 位或8 位密码,因此子电路有三个,由三选一选择器决定其中哪个电路为用户服务,见图2.

?

?

图2中,en是三选一选择器的工作使能端,它由输入电路的有效重置信号启动。当用户按下矩阵键盘上的重置按键长达3 s后,输入电路将产生en信号为‘1',从而使选择器Mux31 开始工作。如用户要设置为6 位密码,则在提示音后按下键盘上的“6”按键,其按键信号会传递给X6,由选择器决定后续控制电路为kong6.

主要VHDL代码描述如下:

?

?

对于后续控制电路kong4~kong8,都应具有密码清除、存储、核对及修改等功能。由于仅仅是操作数位数不同而已,这三个电路的VHDL语言描述过程对设计人员来说,几乎是重复操作,因此大大缩短了设计周期。

控制电路中密码的存储是利用寄存器来实现的。

寄存器是一个典型的时序逻辑电路,在某一特定时钟信号的控制下可以装载一组二进制数据并稳定存储,撤销该控制信号后信息仍然存放在寄存器中。充分利用VHDL中不完整的if语句能产生时序电路的特点,进行电路描述,而不涉及到内部触发器,开发效率高。

3.3 输出电路

输出电路要准确地将结果以十进制形式直观地显示在输出LED 上,并且当用户每输入一位密码,所有LED上的密码值左移一位。该电路属于纯组合逻辑电路,可以利用VHDL语言中的case语句描述出其电路功能。

部分VHDL代码如下:

?

?

其中:movesgl 表示左移位移量;zin 是输入信号;当movesgl为“000”时表示不需要左移;当为“001”时,表示需要移动一次;“010”表示需要移动两次,以此类推。当用户通过矩阵键盘输入6 位密码时,就需要向左移动6 次,从而达到密码在LED数码管上动态左移的现象。

4 仿真与下载

4.1 仿真

在编程下载之前,必须利用EDA 工具对设计结果进行模拟测试,即仿真。仿真是EDA 设计过程中的重要步骤。本文采用的时序仿真是最接近真实器件运行特征的仿真,仿真精度较高。以4位密码电路为例,做出了系统仿真图,如图3所示。

?

?

从图3中可以看出,通过输入端zin,先后输入了密码值“5623”,s0,s1,s2,s3存储的值在实时更新,分析波形,总结该系统基本达到了预期的功能需求,输出波形正常。

4.2 下载

在QuartusⅡ9.0软件中,利用集成EDA工具完成的下载步骤如下:

(1)根据开发板中可编程CPLD芯片EPM240T100C5的引脚特性,将本系统的顶层设计实体的端口进行引脚分配。

(2)适配器完成适配后生成了POF 格式的下载文件,再通过JTAG编程电缆向CPLD芯片进行编程。

(3)单击下载按钮Start,即对目标器件进行下载操作。当Process进度显示100%时,表示下载成功。

(4)利用开发板上的外围接口电路,进行了硬件的测试。并利用嵌入式逻辑分析仪SignalTap Ⅱ观察密码输入、修改等运行情况。

5 结语

本文弥补了传统密码锁技术上的不足,研究出了一种利用VHDL语言,结合EDA技术,在可编程芯片CPLD 上构造逻辑电路。由于所有密码的存储及运算都通过纯硬件实现,其逻辑执行速度远高于单片机。充分利用了CPLD的逻辑可编程性,开发周期短、效率高,设计出来的产品具有较高的可靠性,且功耗低、体积小、易维护,势必会在安防市场中取胜。

Copyright © 2017-2020 微波EDA网 版权所有

网站地图

Top