電子密碼鎖的EDA技術設計方案
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對于鍵盤譯碼電路，由于圖2中的鍵盤按鍵分為數字按鍵和功能按鍵，每一個按鍵可負責不同的功能，而鍵盤所產生的輸出(也就是掃描回復信號)卻無法直接拿來用作密碼鎖控制電路的輸入，所以必須由鍵盤譯碼電路來規劃每個按鍵的輸出形式，以便執行相應的動作。
鍵盤存儲電路可將每次掃描產生的新按鍵數據存儲下來，因此新數據可能會覆蓋前面的數據，所以需要一個按鍵存儲電路，以將整個鍵盤掃描完畢的結果記錄下來。
圖4所示是密碼鎖輸入模塊的仿真波形，圖中，數字鍵數據“0、1、2、3、4、5、6、7、8、9”和功能鍵數據“0100、0001”所得到的輸出不同，由此可證明密碼鎖輸入模塊的正確性。
2.3 控制模塊
密碼鎖控制電路是整個電路的控制中心，主要完成對數字鍵輸入和功能鍵輸入的響應和控制。密碼鎖控制電路的仿真波形如圖5所示。從圖5可見，其數字鍵輸入的響應控制過程如下：
(1)按下數字鍵，第一個數字會在顯示器的最右端顯示，隨后每按下一個新數字，顯示器上已經存在的數字整體會向左移一位，并將以新的數字顯示出來；
(2)若要更改輸入數字，則可按*鍵清除所有輸入的數字，再重新輸入數字。
(3)電子密碼鎖為4位，當輸人超過4位時，電路不予理會，且不顯示第4個以后的數字。
功能按鍵的輸入響應控制功能如下：
(1)清除功能：按下*鍵，可清除所有輸入的數字，顯示為“----”。
(2)更改密碼：按下55#鍵，輸入舊密碼(設計中為“0000 ”)，再按#鍵，即可解除舊密碼。接著輸入4位數字，再按下#鍵，就可以將4位數字作為新密碼。
(3)密碼上鎖：輸入4位新的密碼數字之后，再按11#鍵，就可以將密碼鎖上鎖。
(4)密碼解鎖：按下99#鍵可輸入密碼解鎖，假如輸入“2345”這個密碼，然后按下#鍵，系統將比較鍵盤輸入的數碼和寄存器中的數碼，如果一致，就會給出一個開鎖信號，密碼鎖開鎖；否則密碼輸入無效。
2.4 顯示模塊
本電子密碼鎖的顯示模塊比較簡單，其作用是將控制模塊的BCD碼輸出轉換為7段顯示編碼，然后驅動數碼管，其仿真波形如圖6所示。
3 電子密碼鎖的整合和驗證
要完成電子密碼鎖的設計，還必須將上述三個功能模塊進行整合。其整合電路圖如圖1所示。
本設計選用杭州康芯電子有限公司生產的GW48EDA系統作為硬件驗證系統，同時選用Altera公司的EPlK30TC144-3作為主控芯片。該芯片是一種基于查找表結構的現場可編程邏輯器件，它的基本邏輯單元是可編程的查找表，能夠實現組合邏輯運算，并可用可編程寄存器實現時序邏輯運算。設計時只需要對電子密碼鎖整體設計中的輸入輸出引腳作引腳鎖定，然后重新編譯和下載，即可進行電子密碼鎖的硬件驗證。實驗表明：本設計能夠實現電子密碼鎖的全部功能。
4 結束語
本文以現場可編程邏輯器件(FPGA)為設計載體，以硬件描述語言(VHDL)為主要表達方式，以QuartusⅡ開發軟件和GW48EDA開發系統為設計工具設計了一種具有密碼輸入、數碼清除、密碼解除、密碼設置和密碼激活等功能的電子密碼鎖。同時闡述電子密碼鎖的工作原理和軟硬件實現方法。對該電子密碼鎖進行時序仿真和硬件驗證的結果表明：該電路能夠實現所要求的功能。由于本設計中的FPGA芯片體積小，功耗低，價格便宜，安全可靠，稍加修改就可以改變密碼的位數，而且維護和升級比較方便，很容易做成ASIC芯片，因而具有較好的應用前景。
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