畢業(yè)設(shè)計(jì)論文基于fpga電子密碼鎖設(shè)計(jì)(已修改)

　

【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文基于FPGA電子密碼鎖設(shè)計(jì)摘 要隨著電子技術(shù)的發(fā)展，具有防盜報(bào)警等功能的電子密碼鎖代替密碼量少、安全性差的機(jī)械式密碼鎖已是必然趨勢(shì)。電子密碼鎖與普通機(jī)械鎖相比，具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：保密性好，防盜性強(qiáng)，可以不用鑰匙，記住密碼即可開鎖等。目前使用的電子密碼鎖大部分是基于單片機(jī)技術(shù)，以單片機(jī)為主要器件，其編碼器與解碼器的生成為軟件方式。在實(shí)際應(yīng)用中，由于程序容易跑飛，系統(tǒng)的可靠性能較差。本文主要闡述了一種基于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA器件的電子密碼鎖的設(shè)計(jì)方法。用FPGA器件構(gòu)造系統(tǒng)，所有算法完全由硬件電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，使得系統(tǒng)的工作可靠性大為提高。由于FPGA具有現(xiàn)場(chǎng)可編程功能，當(dāng)設(shè)計(jì)需要更改時(shí)，只需更改FPGA中的控制和接口電路，利用EDA工具將更新后的設(shè)計(jì)下載到FPGA中即可，無(wú)需更改外部電路的設(shè)計(jì)，大大提高了設(shè)計(jì)的效率。因此，采用FPGA開發(fā)的數(shù)字系統(tǒng)，不僅具有很高的工作可靠性，而且升級(jí)也極其方便。本文采用EDA技術(shù)，利用Quartus II工作平臺(tái)和硬件描述語(yǔ)言，設(shè)計(jì)了一種電子密碼鎖，并通過(guò)一片F(xiàn)PGA芯片實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵詞：電子密碼鎖；FPGA；硬件描述語(yǔ)言；EDAAbstractWith the development of electronic technology, electronic password lock with burglar alarm and other functions replacing less password and poor security mechanical code lock is an inevitable trend. pared electronic password lock with ordinary mechanical locks, it has many unique advantages ： confidentiality, and security in nature, do not use the key, remember password can unlock it etc .Most electronic password locks we used now is based upon SCM technology ,SCM is its mainly device ,and the creating of encoding and decoding devices is the fashion of Software mode. In practical application, the reliability of the system may be worse because of easy running fly of the programme.This paper mainly expatiates a design method of electronic password lock based upon Field Programmable Gate Array device. We use FPGA devices to construct system , all of the algorithm entirely achieved by the hardware circuit , because of FPGA has the function of ISP , when the design needs to be changed We only need to change the control and interface circuit of FPGA,EDA tools are used to download the updated design to FPGA without changing the design of the external circuit , this greatly enhance the efficiency of the design .Therefore , we use FPGA to empolder the digital system has not only high reliability but also extremely convenient of upgrading and improvement .In this paper ,we use EDA technology , Quartus II platform and hardware description language designing an electronic password lock ,and it achieved through an FPGA chip.Key words： electronic password lock；FPGA；hardware description language；EDA 目 錄1 緒論 （標(biāo)題部分的格式很多不對(duì)，檢查修改） 1 本課題研究的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及其發(fā)展 2 本課題研究的目的和意義 22 關(guān)鍵技術(shù)簡(jiǎn)介 4 FPGA硬件設(shè)計(jì)描述 4 FPGA的設(shè)計(jì)流程 4 VHDL語(yǔ)言的基本結(jié)構(gòu) 6 自上而下（TOP DOWN）的設(shè)計(jì)方法 7 設(shè)計(jì)語(yǔ)言、仿真平臺(tái)與開發(fā)系統(tǒng) 8 用QuartusⅡ進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)的設(shè)計(jì)流程 83 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 9 電子密碼鎖設(shè)計(jì)的原理 9 方案的提出 10 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 11 系統(tǒng)設(shè)計(jì)描述 11 各功能模塊描述 12 系統(tǒng)流程 134 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì) 15 輸入模塊 15 時(shí)序產(chǎn)生電路 15 按鍵消抖電路 15 鍵盤掃描電路 17 鍵盤譯碼電路 19 鍵盤輸入模塊的實(shí)現(xiàn) 20 電子密碼鎖控制模塊 21 控制模塊的描述 21 控制模塊的狀態(tài)圖與ASM圖 21 控制模塊的實(shí)現(xiàn) 23 電子密碼鎖顯示模塊 24 數(shù)碼管顯示原理 24 譯碼顯示的實(shí)現(xiàn) 275 系統(tǒng)仿真 28 系統(tǒng)的有關(guān)編譯與仿真 28 去抖模塊的仿真 28 密碼鎖輸入電路的仿真 29 密碼鎖控制電路的仿真 30 系統(tǒng)整體仿真 31 數(shù)碼管譯碼器仿真 326 .結(jié)束語(yǔ) 33致謝 34參考文獻(xiàn) 35I基于FPGA的電子密碼鎖設(shè)計(jì)1 緒論 隨著大規(guī)模和超大規(guī)?？删幊唐骷贔PGA技術(shù)支持下的廣泛應(yīng)用，使現(xiàn)代化設(shè)計(jì)計(jì)算已進(jìn)入一個(gè)全新的階段，從設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)工具一直到實(shí)現(xiàn)方式都發(fā)生了諸多變化。在FPGA技術(shù)中，最為引人矚目的是以現(xiàn)代電子技術(shù)為特征的邏輯設(shè)計(jì)仿真測(cè)試技術(shù)。改技術(shù)只需通過(guò)計(jì)算機(jī)就能對(duì)所設(shè)計(jì)的電子系統(tǒng)從不同層次的性能特點(diǎn)上進(jìn)行一些列準(zhǔn)確測(cè)試和仿真；在完成實(shí)際系統(tǒng)的設(shè)計(jì)后，還能對(duì)系統(tǒng)上的目標(biāo)器件進(jìn)行邊界掃描測(cè)試。隨著技術(shù)的發(fā)展，科技的日趨夜新電子密碼鎖種類比較多，發(fā)展更是快。電子密碼鎖系統(tǒng)主要由電子鎖體、電子密匙等部分組成，一把電子密匙里能存放多組開鎖密碼，用戶在使用過(guò)程中能夠隨時(shí)修改開鎖密碼，更新或配制鑰匙里開鎖密碼。一把電子鎖可配制多把鑰匙。下面就是現(xiàn)在主流電子密碼鎖。遙控式電子防盜鎖目前常見的遙控式電子防盜鎖主要有光遙控和無(wú)線電遙控兩類。鍵盤式電子密碼鎖從目前的技術(shù)水平和市場(chǎng)認(rèn)可程度看，使用最為廣泛的是鍵盤式電子密碼鎖，該產(chǎn)品主要應(yīng)用于保險(xiǎn)箱、保險(xiǎn)柜和金庫(kù)，還有一部分應(yīng)用于保管箱和運(yùn)鈔車。卡式電子防盜鎖使用各種“卡”作為鑰匙的電子防盜鎖是當(dāng)前最為活躍的產(chǎn)品，無(wú)論卡的種類如何多種多樣，按照輸入卡的操作方式，都可分為接觸式卡和非接觸式卡兩大類。生物特征防盜鎖人的某些與生俱來(lái)的個(gè)性特征（如手、眼睛、聲音的特征）幾乎不可重復(fù)，作為“鑰匙”就是唯一的（除非被逼迫或傷害），因此，利用生物特征做密碼的電子防盜鎖，也特別適合金融業(yè)注重“驗(yàn)明正身”的行業(yè)特點(diǎn)。本文介紹的基于FPGA的電子密碼鎖電路具有顯示接口，顯示時(shí)可以是明文也可以是密文星號(hào)。由于FPGA具有ISP功能，當(dāng)用戶需要更改時(shí)，如增加口令位數(shù)和更改口令權(quán)限管理時(shí)，只需更改FPGA中的控制和接口電路，利用EDA工具將更新后的設(shè)計(jì)下載到FPGA中即可，無(wú)需更改外部電路，這就大大提高了設(shè)計(jì)效率。而且采用FPGA設(shè)計(jì)的電子密碼鎖與單片機(jī)控制的電子密碼鎖相比結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、具有更高的系統(tǒng)保密性和可靠性。這種基于FPGA的電子密碼鎖可以應(yīng)用在辦公室、倉(cāng)庫(kù)、賓館等人員經(jīng)常變動(dòng)的場(chǎng)所。 FPGA技術(shù)是現(xiàn)代電子工程領(lǐng)域的一門新技術(shù)，提供了基于計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法。它是從計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試（CAT）和計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）等技術(shù)發(fā)展而來(lái)的。設(shè)計(jì)者只需要對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行描述，在FPGA工具的幫助下即可完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從而為電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和開發(fā)縮短了實(shí)踐降低了成本，提高了系統(tǒng)的可靠性。 本課題研究的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及其發(fā)展隨著人們生活水平的提高和安全意識(shí)的加強(qiáng)，對(duì)安全的要求也就越來(lái)越高。鎖自古以來(lái)就是把守護(hù)門的鐵將軍，人們對(duì)它要求甚高，既要安全可靠的防盜，又要使用方便，這也是制鎖者長(zhǎng)期以來(lái)研制的主題。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，各類電子產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生，電子密碼鎖就是其中之一。據(jù)有關(guān)資料介紹，電子密碼鎖的研究從20世紀(jì)30年代就開始了，在一些特殊場(chǎng)所早就有所應(yīng)用。這種鎖是通過(guò)鍵盤輸入一組密碼完成開鎖過(guò)程。研究這種鎖的初衷，就是為提高鎖的安全性。由于電子鎖的密鑰量（密碼量）極大，可以與機(jī)械鎖配合使用，并且可以避免因鑰匙被仿制而留下安全隱患。電子鎖只需記住一組密碼，無(wú)需攜帶金屬鑰匙，免除了人們攜帶金屬鑰匙的煩惱，而被越來(lái)越多的人所欣賞。電子鎖的種類繁多，例如數(shù)碼鎖，指紋鎖，磁卡鎖，IC卡鎖，生物鎖等。但較實(shí)用的還是按鍵式電子密碼鎖。20世紀(jì)80年代后，隨著電子鎖專用集成電路的出現(xiàn)，電子鎖的體積縮小，可靠性提高，成本較高，是適合使用在安全性要求較高的場(chǎng)合，且需要有電源提供能量，使用還局限在一定范圍，難以普及，所以對(duì)它的研究一直沒有明顯進(jìn)展。目前，在西方發(fā)達(dá)國(guó)家，電子密碼鎖技術(shù)相對(duì)先進(jìn)，種類齊全，電子密碼鎖已被廣泛應(yīng)用于智能門禁系統(tǒng)中，通過(guò)多種更加安全，更加可靠的技術(shù)實(shí)現(xiàn)大門的管理。在我國(guó)電子鎖整體水平尚處于國(guó)際上70年代左右，電子密碼鎖的成本還很高，市場(chǎng)上仍以按鍵電子鎖為主，按鍵式和卡片鑰匙式電子鎖已引進(jìn)國(guó)際先進(jìn)水平，現(xiàn)國(guó)內(nèi)有幾個(gè)廠生產(chǎn)供應(yīng)市場(chǎng)。但國(guó)內(nèi)自行研制開發(fā)的電子鎖，其市場(chǎng)結(jié)構(gòu)尚未形成，應(yīng)用還不廣泛。國(guó)內(nèi)的不少企業(yè)也引進(jìn)了世界上先進(jìn)的技術(shù)，發(fā)展前景非常可觀。希望通過(guò)不斷的努力，使電子密碼鎖在我國(guó)也能得到廣泛應(yīng)用。目前使用的電子密碼鎖大部分是基于單片機(jī)技術(shù)，以單片機(jī)為主要器件，其編碼器與解碼器的生成為軟件方式。在實(shí)際應(yīng)用中，由于程序容易跑飛，系統(tǒng)的可靠性能較差。基于現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列FPGA器件的電子密碼鎖，用FPGA器件構(gòu)造系統(tǒng)，所有算法完全由硬件電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，使得系統(tǒng)的工作可靠性大為提高。由于FPGA具有現(xiàn)場(chǎng)可編程功能，當(dāng)設(shè)計(jì)需要更改時(shí)，只需更改FPGA中的控制和接口電路，利用EDA工具將更新后的設(shè)計(jì)下載到FPGA中即可，無(wú)需更改外部電路的設(shè)計(jì)，大大提高了設(shè)計(jì)的效率。 本課題研究的目的和意義 為了使現(xiàn)在的電子密碼鎖更能智能化的管理，讓人們更能方便的使用，讓其具有更高的安全性和經(jīng)濟(jì)性，針對(duì)基于單片機(jī)的電子密碼鎖的不足之處，本文采用EDA技術(shù)，利用QuartusⅡ工作平臺(tái)硬件描述語(yǔ)言，設(shè)計(jì)一種電子密碼鎖，并通過(guò)一片F(xiàn)PGA芯片實(shí)現(xiàn)。采用VHDL語(yǔ)言使用自頂向下的方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了描述，并在FPGA芯片CycloneⅡ上實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)充分利用了FPGA的資源可編程特性，可高效率的對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)與改進(jìn)。設(shè)計(jì)的密