智能密码锁控制系统设计.ppt

1、题目：智能密码锁控制系统设计大作业摘要基于FPGA设计的点子密码锁是一个小型的数字系统，与普通机械锁相比，具有许多独特的有点：保密性好，防盗性强，可以不用钥匙，记住密码即可开锁等。目前使用的点子密码锁大部分是基于单片机技术，在实际应用中，程序容易跑飞，系统的可靠性较差。此设计是一种基于现场可编辑门阵列FPGA器件的电子密码锁的设计方法，采用VHDL语言对系统进行描述，并在EP3C10E144C8上实现。设计的背景、目的和意义密码锁就是要有一定的自我保护功能，并且能够定时更新防止破译的危险。密码锁控制器是硬件与软件的结合。Verilog HDL只需要根据系统设计的要求施加不同的约束条件，即可设计

2、出实际电路。利用计算机的强大功能，在EDA工具的支持下，把逻辑验证与具体工艺库相匹配，将布线及延迟计算分成不同的阶段来实现，减少了设计者的繁重劳动。设计任务及要求课程设计的任务设计一个6位的数字密码锁，利用Verilog HDL语言来实现，并用Quartus 记性仿真与测试。课程设计的要求设计一个简单的数字密码锁，密码为3位1.在内部设置密码，其密码用3位十进制数表示2输入密码时，每次输入一位数，输入后按#进行确认。3当输入的密码顺序与设置的密码一致时，密码锁打开，否则，则报警。连续三次错误则锁死。确定输入和输出变量Input：nRST，MIMA_IN，QUEREN,CLK;Output：OP

3、EN，ERROR；确定输入状态input:output：CLK：主时钟 open：开锁成功 open=1nREST：复位 ERROR：开锁错误QUEREN:确认密码 ERROR=1MIMA_IN：密码输入整体设计框图方案论证方案1：采用数字电路控制，用以CMOS构成的数字逻辑电路作为密码锁的控制核心，用verilog HDL硬件描述语言来进行仿真。方案2：采用以AT89C51单片机为核心控制的方案。能完成开锁，修改密码，密码错误报警，LCD显示密码等基本的密码锁功能。基于单片机的实现方案原理复杂，调试比较麻烦，所用到的器件比较多，而用数字电路的实现过程相对而言比较简单，软件易于实现，容易调试。

4、状态机设计（状态转换图）状态机设计（状态编码）odule mimasuo(clk,/主时钟，直接接17号引脚，不需要外接nrst,/复位按键，接上面一排的按键mima_in,/密码输入，接三个下面的拨码开关 queren,/确认输好密码，接上面一排的按键lock,/三次错误，锁死，接LED灯 0-锁死open /密码正确，打开，接LED灯 0-打开);parameter mima=3b011;/设置默认密码input clk;input nrst;input 2:0mima_in;input queren;output lock;output open;reg is_right;reg 1:0

5、count;reg 3:0cs;/当前状态reg 3:0ns;/下一个状态parameter 3:0 idle=4b0001,tanqi=4b0010,sancisuosi=4b0100,kaisuo=4b1000;/四个状态，空闲，确认键按下，三次锁死，成功开锁wire key_out;/将确认键消抖后给了输出detect u1(.clk(clk),.reset(nrst),.pin_in(queren),.h2l_sig(h2l_sig);/按键消抖模块delay u2(.clk(clk),.reset(nrst),.h2l_sig(h2l_sig),.pin_out(key_out);/

6、按键消抖模块/第一个always语句块，顺序状态转化（三段式第一段）always(posedge clk,negedge nrst)beginif(!nrst)cs=idle;elsecs=ns;end/第二个always语句块，根据不同的输入转换到不同的状态（三段式第二段）always(nrst,cs,key_out,count)begincase(cs)idle:if(key_out)ns=tanqi;else ns=idle;tanqi:if(count=2d3)ns=sancisuosi;else if(count2d3&is_right)ns=kaisuo;else ns=idle;

7、sancisuosi:ns=sancisuosi;kaisuo:ns=kaisuo;endcaseend /标志寄存器，判断密码输入是否正确reg rlock;reg ropen;/密码输入错误计数/第三个always模块，状态机的输出，根据状态不同输出不同的信号（三段式第三段）always(posedge clk,negedge nrst)beginif(!nrst)rlock,ropen=2b11;elsebeginrlock,ropen=2b11;case(cs)idle:rlock,ropen=2b11;tanqi:rlock,ropen=2b11;sancisuosi:rlock,r

8、open=2b01;kaisuo:rlock,ropen=2b10;endcaseendend/第4个always语句块，在确认键按下的时候判断密码是否正确同时使错误数加一，来判断是否进行锁死always(negedge queren,negedge nrst)begin if(!nrst)begin count=0;is_right=0;end else if(!queren)if(mima_in=mima)is_right=1;else begin count=count+1b1;is_right=0;endendassign open=ropen;assign lock=rlock;en

9、dmodule状态机设计原理图RTL图仿真时序图 正确开锁的时序图演示照片三灯亮表示密码正确 开锁三五两灯同时亮表示密码输入错误 并且报警四个灯亮表示连续输入三次错误密码 锁死 并且报警 设计结论及评价优点：设计的密码锁控制器设置的是六位密码，在系统复位后，用户按键6次，输入一个完整的密码串，输入完后，系统会进行比对，如果发现密码吻合，则开门，否则系统报警，直到输入正确的密码，报警声停止。这样的设计可以很好的满足人们的日常需求。同时，密码锁还具有密码修改功能，方便操作，使得密码锁的使用更加安全、便捷。不足:在软件、硬件设计和仿真过程中遇到不少问题，但最终还是把它们解决了，使得设计符合要求。结论：智能密码锁由于采用Verilog HDL语言设计，用一片FPGA芯片来实现，因而体积小，功耗低，稍加修改就可以改变密码的位数和输入密码的次数，而升级和维护都很方便，而且容易做成 ASIC 芯片，具有较好的应用前景。但由于结构还比较简单，有待进一步完善。谢谢大家！