基于EDA技術(shù)的電子密碼鎖設(shè)計

基于EDA技術(shù)設(shè)計的電子密碼鎖，以其價格便宜、安全可靠、使用方便，受到了人們的普遍關(guān)注。而以現(xiàn)場可編程邏輯器件(FPGA)為設(shè)計載體，以硬件描述語言(VHDE)為主要表達方式，以QuartusⅡ開發(fā)軟件和GW48EDA開發(fā)系統(tǒng)為設(shè)計工具設(shè)計的電子密碼鎖，由于其能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)碼輸入、數(shù)碼清除、密碼解除、密碼更改、密碼上鎖和密碼解除等功能，因此，能夠滿足社會對安全防盜的要求。

1 電子密碼鎖的基本功能

電子密碼鎖主要實現(xiàn)的功能包括：

(1)數(shù)碼輸入：按下一個數(shù)字鍵，其對應(yīng)的數(shù)字就顯示在最右邊的數(shù)碼管上，同時將先前輸入的所有數(shù)字向左移動一位。設(shè)計密碼為4位，系統(tǒng)只能顯示前4位輸人的數(shù)碼。

(2)數(shù)碼清除：當(dāng)按下清除鍵時，清除前面輸入的所有值，并顯示為“----”。

(3)密碼解除：按下55#鍵，可以將電子密碼鎖的舊密碼解除。

(4)密碼更改：將舊密碼解除之后，可以進行密碼更改。輸入任意四位密碼數(shù)字，再按#號就可以將輸入的數(shù)碼當(dāng)作新的密碼。

(5)密碼上鎖：輸入新的密碼之后，按下11#鍵，可以進行密碼上鎖操作。

(6)密碼解鎖：按下99#鍵，再輸入數(shù)碼；如果輸入與系統(tǒng)儲存密碼一致，密碼鎖就能開啟；否則不能解鎖。

2 電子密碼鎖的結(jié)構(gòu)原理

2.1 電子密碼鎖的整體結(jié)構(gòu)

電子密碼鎖的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示，它包括密碼鎖輸入模塊、控制模塊和顯示模塊等。



2.2 密碼鎖輸入模塊

密碼鎖輸入模塊的電路框圖如圖2所示，它由時序產(chǎn)生電路、鍵盤掃描電路、彈跳消除電路、鍵盤譯碼電路和按鍵存儲電路組成。



時序產(chǎn)生電路用于產(chǎn)生電路中三種不同頻率的工作脈沖波形，包括系統(tǒng)時鐘信號、彈跳消除取樣信號和鍵盤掃描信號。

鍵盤電路可提供鍵盤掃描信號。該信號由ky3～ky0進入鍵盤，其變化的順序為1110-1101-1011-0111-1110……周而復(fù)始。掃描信號0111代表掃描的為*、0、#這一排按鍵，當(dāng)*這個按鍵被按下時，由kx2～kx0讀出的值為011。按鍵位置的數(shù)碼關(guān)系如表1所列。



彈跳消除電路可避免誤操作發(fā)生。由于設(shè)計中采用的矩陣式鍵盤是機械開關(guān)結(jié)構(gòu)，因此，在開關(guān)切換的瞬間，會在接觸點出現(xiàn)信號來回彈跳的現(xiàn)象。為使電子密碼鎖可靠工作，必須加上彈跳消除電路。彈跳消除電路采用軟件延時的方法消除抖動，其仿真波形如圖3所示。從圖3中可以看出，若采樣信號連續(xù)兩次或超過兩次檢測到高電平信號，說明按鍵狀態(tài)確實發(fā)生了變化，此時電路輸出一個時鐘周期的按鍵信號；否則當(dāng)作抖動處理而不予理會，以此來消除抖動。