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基于FPGA的电子密码锁设计.doc

基于FPGA的电子密码锁设计

柚子萝卜晓
2019-02-25 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《基于FPGA的电子密码锁设计doc》,可适用于综合领域

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XXXX大学电子技术课程设计题  目基于FPGA的电子密码锁设计  学生姓名  XXX      专业班级电子信息班 学  号 XXXXXX       院(系)电气信息工程学院  指导教师 XXX        完成时间 年月日  课程设计任务书题目      基于FPGA的电子密码锁设计          专业、班级电子信息工程班学号XXXX   姓名 XXX        主要内容、基本要求、主要参考资料等:主要内容:要求学生使用硬件描述语言(Verilog或者VHDL)设计基于FPGA的位电子密码锁的源程序。实现如下功能:密码键入、密码存储、密码清除、密码变更、密码核对、激活电锁解除电锁等功能同时给出位显示电路设计。基本要求:、学会quartusII的使用掌握FPGA的程序设计方法。、掌握硬件描述语言语法。、程序设计完成后要求在quartusII中实现功能仿真。主要参考资料:、褚振勇FPGA设计及应用(第三版)M西安电子科技大学出版社,、陈怀琛MATLAB及在电子信息课程中的应用M北京:电子工业出版社,、林明权马维旻VHDL数字控制系统设计范例M电子工业出版社,、卢毅赖杰VHDL与数字电路设计M科学出版社完 成 期 限:  指导教师签名:        课程负责人签名:          年月日基于FPGA的多功能电子密码锁摘要 基于FPGA设计的电子密码锁是一个小型的数字系统与普通机械锁相比,具有许多独特的优点:保密性好,防盗性强,可以不用钥匙,记住密码即可开锁等。目前使用的电子密码锁大部分是基于单片机技术,以单片机为主要器件,其编码器与解码器的生成为软件方式。系统所实现的功能:用户给电子密码锁设定一个密码当使用本机键盘开锁时该密码与用户设定的密码比较如果密码正确则开锁如果密码不正确则允许用户重新输入密码最多可输入三次若三次都不正确则扬声器报警直到按复位键才允许再次输入代码。通过仿真调试利用可编程器件FPGA的电子密码锁的设计基本达到了预期目的。当然该系统在一些细节的设计上还需要不断的完善和改进特别是对系统的扩展有很好的实用和设计的价值。关键词:现场可编程门阵列,硬件描述语言,电子密码锁,扬声器目 录摘要  绪言  课题背景  课题研究的目的和意义  课题的主要研究工作  电子密码锁的系统简介  FPGA的相关介绍  可编程逻辑器件  FPGA的简介   FPGA的应用特点   FPGA的设计流程   基于FPGA设计的硬件描述语言VHDL  VHDL语言简介  VHDL语言的特点     VHDL语言的优点   VHDL语言的基本结构  VHDL语言的应用  系统设计方案的研究  系统功能需求分析  系统方案的总体设计  系统原理框图  总体设计原理  电子密码锁的设计与仿真  系统的硬件模块实现  密码锁输入电路  密码锁控制电路  系统的软件设计  系统主控制流程框图  键盘扫描程序框图  解码、报警模块  去抖模块的仿真  总结  参考文献  附 录  绪言系统以利用可编程器件实现电子密码锁的设计为研究背景、现状以及发展方向明确指出了电子密码锁面临的问题和所解决的方法。课题背景基于FPGA的电子密码锁是新型现代化安全管理系统它集微机自动识别技术和现代安全管理措施为一体它涉及电子机械计算机技术通讯技术生物技术等诸多新技术。它是解决重要部门出入口实现安全防范管理的有效措施适用各种场合如银行、宾馆、机房、军械库、机要室、办公间、智能化小区、工厂、家庭等。目前使用的电子密码锁大部分是基于单片机技术,以单片机为主要器件,其编码器与解码器的生成为软件方式。在实际应用中,由于程序容易跑飞,系统的可靠性能较差。基于FPGA的电子密码锁已经是现代生活中经常用到的工具之一用于各类保险柜、房门、防盗门等等。用电子密码锁代替传统的机械式密码锁克服了机械式密码锁密码量少、安全性能差的缺点。由于采用的是可编程逻辑器件FPGA使得系统有相当大的灵活性随时可以进行硬件升级、扩展而且系统设计完善以后还可以将主控的FPGA固化成一片ASIC那么这块ASIC就可以作为专用的数字密码锁芯片。而且由于硬件可升级还可随时增加密码位数或增加新的功能使得密码锁有更高的安全性、可靠性和方便性。课题研究的目的和意义电子杂志、报刊经常刊登有密码开关、密码锁这样的电路大多数是使用常用的数字电路如CD然后通过不同的连接方式实现密码控制功能。这种电路的特点就是密码修改只能通过改变电路的连接来实现密码很容易被破解电路复杂故障率高。本制作是针对这些电路而设计的将以往的以单片机实现设计改为可编程器件FPGA利用VHDL编程实现电子密码锁的设计。这种设计移动方便。基于FPGA的电子密码锁具有保密强、灵活性高、适用范围广等特点它在键盘上输入与打电话差不多在输入密码的过程中当用户键入错误密码时系统就会报警由扬声器发出秒报警声当连续三次出现密码错误时则系统会长时间报警不止这时必须按复位方可停止。本设计的FPGA电子密码锁的特点是:体积小、功耗低、价格便宜、安全可靠,维护和升级都十分方便,具有较好的应用前景。它与传统锁具的不同之处在于:它与可编程逻辑器件实现系统的设计应用简洁清晰的VHDL语言实现设计编程思想能够实现适时、智能控制管理功能特别是在系统的扩展上有很好的优势。课题的主要研究工作课题主要解决系统硬件和软件两方面的问题。硬件方面要解决FPGA可编程器件与其外围电路的接口设计的问题软件方面主要问题是利用VHDL语言完成基于FPGA的电子密码锁的编程问题。除此之外程序还要完成基本的密码开锁功能并通过扬声器长时间鸣叫报警。本设计是由FPGA可编程逻辑器件编程实现的控制电路具体有按键指示、输入错误提示、密码有效指示、控制开锁、控制报警等功能。它具有安全可靠、连接方便、简单易用、结构紧凑、系统可扩展性好等特点。电子密码锁的系统简介通用的电子密码锁主要由三个部分组成:数字密码输入电路、密码锁控制电路和密码锁显示电路。()密码锁输入电路包括时序产生电路、键盘扫描电路、键盘弹跳消除电路、键盘译码电路等几个小的功能电路。()密码锁控制电路包括按键数据的缓冲存储电路密码的清除、变更、存储、激活电锁电路(寄存器清除信号发生电路)密码核对(数值比较电路)解锁电路(开关门锁电路)等几个小的功能电路。()密码显示电路主要将显示数据的BCD码转换成相对应的编码。如若选用七段数码管显示电路主要将待显示数据的BCD码转换成数码器的七段显示驱动编码。使用QuartusⅡ进行电子密码锁设计的流程为()编写VHDL程序(使用TextEditor)(见附录)()编译VHDL程序(使用Compiler)()仿真验证VHDL程序(使用WaveformEditorSimulator)()进行芯片的时序分析(使用TimingAnalyzer)()安排芯片管脚位置(使用FloorplanEditor)()下载程序至芯片(使用Programmer)。FPGA的相关介绍可编程逻辑器件在数字电子系统领域存在三种基本的器件类型:存储器、微处理器和逻辑器件。存储器用来存储随机信息如数据表或数据库的内容。微处理器执行软件指令来完成范围广泛的任务如运行字处理程序或视频游戏。逻辑器件提供特定的功能包括器件与器件间的接口、数据通信、信号处理、数据显示、定时和控制操作、以及系统运行所需要的所有其它功能。逻辑器件可分为两大类即固定逻辑器件和可编程逻辑器件。正如其命名一样固定逻辑器件中的电路是永久性的它们完成一种或一组功能一旦制造完成就无法改变。另一方面可编程逻辑器件(PLD)是能够为客户提供范围广泛的多种逻辑容量、特性、速度和电压参数的标准成品部件而且此类器件可在任何时间改变从而完成许多种不同的功能。

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