数字电路课程设计电子密码锁.pdfVIP

题目：电子锁

1设计要求

在日常的生活和工作中,住宅与部门的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料

的保存多以加锁的办法来解决。若使用传统的机械式钥匙开锁，人们常需携带多把钥匙,使用极不方

便,且钥匙丢失后安全性即大打折扣。随着科学技术的不断发展，人们对日常生活中的安全保险器件

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，用密码代替钥匙的密码锁应运而生。

基于EDA技术设计的电子密码锁。以其价格便宜、使用方便、安全性高、成本低、功耗低、易操

作等优点，受到了人们的普遍关注。而以可编程逻辑器件(FPGA)为设计载体，以硬件描述语言(VHDL)

为主要表达方式，以QuartusⅡ6开发软件等为设计工具设计的电子密码锁，由于其能够实现密码输入、

密码校验、密码设置和更改等功能，因此，能够满足社会对安全防盗的需求。

本设计的各个模块由相应的VHDL程序具体实现，并在QuartusⅡ6环境下进行了整体电路的模拟

仿真，最终实现“密码锁控制器设计”的要求。

数字密码锁实现：

1、不需要带钥匙，只要记住开锁密码即可开锁的功能。

2、在输入密码正确后，还可以修改密码。

3、在输入密码的过程中，不显示密码，只显示无规律的提示某位密码是否输入完毕，防止了密码的

泄漏，大大加强了密码锁的必威体育官网网址性。

2设计分析及系统方案设计

密码锁控制器是硬件与软件的结合。根据设计要求，决定以FPGA芯片和VHDL语言设计此电子密码

锁。用一片FPGA芯片实现，从而大大简化了系统结构，降低了成本，提高了系统的必威体育官网网址性和可靠性。

这种设计不仅简化了系统结构，降低了成本，更提高了系统的可靠性和必威体育官网网址性。另外,采用可编程逻辑

器件开发的数字系统，方便地升级和改进。

本演示系统实现了：

1、输入密码正确后，正确小灯（green）亮，错误小灯（red）不亮；

2、当输入密码正确后，可修改密码，可使用want开关正确进行密码修改功能，而后密码被重新设

定为新的密码，当密码输入错误的时候并不可以修改密码，此时即使按下want键也不好用；

3、输入错误密码，正确小灯（green）不亮，错误小灯（red）亮；

4、按下reset后，密码归为初始密码。

开锁代码为8位二进制数，当输入代码的位数和位值与锁内给定的密码一致，且按规定程序开锁

时，方可开锁。否则系统进入“错误”状态，并发出报警信号——红灯亮。开锁程序由设计者确定，

并锁内给定的密码是可调的，且预置方便，必威体育官网网址性好。

串行数字锁的报警方式是点亮指示灯LEDR[0]，直到按下复位开关，报警才停止。此时，数字锁

自动进入等待下一次开锁的状态。

3系统以及模块硬件电路设计

3.1系统总框图

图1密码锁控制器系统总框图

3.2密码提示电路

七段数码管是电子开发过程中常用的输出显示设备。在本设计中使用的是1个共阴极型七段数码

管。其单个静态数码管如下图3.6所示。

由于七段数码管公共端连接到GND（共阴极型），当数码管的中的一个段被输入高电平，则相应的

这一段被点亮。反之则不亮。共阳极性的数码管与之相反。

在本次密码锁电路中，7段式数码显示管的作用为提示当前输入的密码为第几个，因为密码有八

位，很可能让正在输入密码的人忘记输入到了第几位，而数显管恰好起到了提示作用，此处的设计体

现了其更加智能化和人性化的理念。

图2单个数码管管脚示意图

3.3输入密码、更改密码、复位密码及报警电路

此处电路的实现需要使用四个开关及两个小灯。开关SW[0]到SW[2]从左至右依次实现的按钮功能

为用于输入串行密码（共8位）的密码按键，复位成初始系统自带密码的RESET键，当密码输正确的

可以选择设置新密码的按键WANT，（当密码输入不正确时，此按键并不好用）。灯分别为红灯绿灯用于

报警电路提示此时输入的密码是正确的还是错误的。同时在程序端口中需要的相当于时钟CLK功能的

按键，在外部输入电路中起到的作用是相当于按键确认功能，每输入一位密码，确认该密码。在程序

中需要count计数以保证达到8位密码即判断密码输入正确与否，未达到8位由外部人员继续输入直

至到达8位。

3.4模拟电路

3.4引脚分布

接口类型结