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1、1引言电子密码锁的使用体现了人们消费水平、保安意识和科技水平的提高,而且避免了携带甚至丢失钥匙的麻烦。目前设计密码锁的方法很多,例如用传统的PCB板设计、用PLC设计或者用单片机设计等等。而用VHDL可以更加快速、灵活地设计出符合各种要求的密码锁,优于其他设计方法。VHDL是一种符合IEEE标准的硬件描述语言,其最大的特点是借鉴高级程序设计语言的功能特性,对电路的行为与结构进行高度抽象化、规范化的形式描述,并对设计的不同层次、不同领域的模拟验证与综合优化等处理,使设计过程廷到高度自动化。1.1课程设计的目的随着人们生活水平的提高，如何实现
2、家庭防盗这一问题也变的尤其的突出，传统的机械锁由于其构造的简单，被撬的事件屡见不鲜，电子锁由于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的亲昵,电子密码锁的使用也体现了人们消费水平、保安意识和科技水平的提高,而且避免了携带甚至丢失钥匙的麻烦。1.2课程设计的内容设计一个简单的数字电子密码锁,密码为4位。功能如下：1.如果输入数字键,第一个数字会从显示器的最右端开始显示,此后每按下一个数字键,显示器上的数字必须往左移动一格,以便将新的数字显示出来。2.本密码锁为四位密码锁,当输入的数字超过4个时,不会显示第四个以后的数字。3.按下
3、清零键,清除所有输入的数字,即做归零动作。4.按下密码确认键,检查输入的密码是否正确,密码正确即开锁。5.按下密码变更键,将当前输入的数字设置成新密码。6.设计一个万能密码,只要输入万能密码即开锁。2EDA、VHDL简介142.1EDA简介EDA是电子设计自动化（ElectronicDesignAutomation）缩写，是90年代初从CAD（计算机辅助设计）、CAM（计算机辅助制造）、CAT（计算机辅助测试）和CAE（计算机辅助工程）的概念发展而来的。EDA技术是以计算机为工具，根据硬件描述语言HDL（HardwareDescripti
4、onlanguage）完成的设计文件，自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合及优化、布局布线、仿真以及对于特定目标芯片的适配编译和编程下载等工作。典型的EDA工具中必须包含两个特殊的软件包，即综合器和适配器。综合器的功能就是将设计者在EDA平台上完成的针对某个系统项目的HDL、原理图或状态图形描述，针对给定的硬件系统组件，进行编译、优化、转换和综合，最终获得我们欲实现功能的描述文件。适配器的功能是将由综合器产生的王表文件配置与指定的目标器件中，产生最终的下载文件，如JED文件。2.2VHDLVHDL主要用于描述数字系统的结构，行为，功能和接
5、口。除了含有许多具有硬件特征的语句外，VHDL的语言形式和描述风格与句法是十分类似于一般的计算机高级语言。VHDL的程序结构特点是将一项工程设计，或称设计实体（可以是一个元件，一个电路模块或一个系统）分成外部（或称可是部分,及端口)和内部（或称不可视部分），既涉及实体的内部功能和算法完成部分。在对一个设计实体定义了外部界面后，一旦其内部开发完成后，其他的设计就可以直接调用这个实体。这种将设计实体分成内外部分的概念是VHDL系统设计的基本点。而且,应用VHDL进行工程设计有很多优点。3电子密码锁设计过程143.1设计规划密码锁的设计大致可分
6、为7部分:键盘接口电路、键盘扫描电路、键盘译码电路、按键存储电路及电锁控制电路等。程序流程图如图3-1所示:图3-1程序流程图逻辑电路图如图3-2:图3-2电子密码锁逻辑电路图电子密码锁原理图(如图3-3):14图3-3电子密码锁原理图总体框架图(图3-4):图3-4电子密码锁框架图3.2各模块原理及程序141、键盘接口电路图3-5键盘接口电路矩阵式键盘工作原理：矩阵式键盘是一种常见的输入装置,在计算机、电话、手机、微波炉等各工电子产品中被广泛应用。如图所示为一3×4矩阵式键盘。矩阵式键盘以行列形式排列,图中为4行3列,键盘上的每一个按键
7、盘其实是一个开关电路,当某键被按下时,该按键所对应的位置就呈现逻辑0的状态,键盘的扫描可以以行扫或列扫方式进行,图3-6中为行扫方式,KEYR3—KEYR0为扫描信号,其中的某一位为0即扫描其中的一行.图3-6行扫方式键盘扫描信号KEYR3与第一行相连，KEYR214与第二行相连，依此类推。很显然，扫描信号的变化顺序为：0111、1011、1101、1110，周而复始。在扫描的过程中，当有键按下时，对应的键位就为逻辑0状态，从而从KEYC2..0读出的键值相应列为0.具体情况如表3-7所示：若从KEYC2..0读出的值全为1时，表示没有键
8、被按下，则不进行按键的处理。如果的键被按下，则将KEYC2..0读出的送至键盘译码电路进行译码。表3-7键盘扫描与其对应的键值的关系KEYR3..0KEYC2..0对应的按键011101111
