基于fpga的電子密碼鎖的設計論文-免費閱讀

　　

【正文】 參考文獻[1] [J].電子世界,1994，07:15[2 ]. 許　 的電子密碼鎖設計[J ]. 中國科技信息, 2007 (1) : 240241[3] 劉韜,[M].人民郵電出版社,2005.[4] 王汝文，宋政湘，[M].北京:電子工業出版社,：45.[5] 尤國平,陳新,林偉,[J].國外電子測量技[6],27(2):14～,2005(9):1316. [7] Susan A. R. Garrod, Rober J. Application and Design of Digital logic Analysis[M]. Purdue University, Saunders College Publishing, Philadelphia, 1991:45.[8]廖裕評，：清華大學出版社，2001.[9] . Alouani,etal. On sensor Track Fusion[M]. Proceedings of America control Conference,Maryland, June 1994:142～144.[10 ]王衛兵, 劉克剛, 朱秋萍. 用FPGA 的電子密碼鎖[J ]. 電子技術, 2005, 32 (1) : 26 28.[11] 李廣軍，孟憲元。再與其它的電路相連就構成一個完整的數字密碼鎖。一般的VHDL綜合工具都有多種輸入方式 ,主要有: 各種文本輸入、原理圖輸入和波形輸入。8位并行輸出口輸出不同的字節數據即可獲得不同的數字或字符。 獲取到行值和列值以后，組合成一個8位的數據，根據實現不同的編碼在對每個按鍵進行匹配，找到鍵值后在7段碼管顯示。由此由上而下分析其邏輯功能，從底層進行設計編譯，每一級都進行波形驗證。當整個系統設計完成后，利用EPPOM方式對器件進行配置。要將設計配置到EAB中是一個較為復雜的過程,在這個過程中必須遵守一定的規則,同時,又要對設計的狀態、輸入、輸出[20]。在輸入密碼的過程中，當用戶鍵入錯誤密碼時，系統就會報警，由揚聲器發出報警聲，當連續三次出現密碼錯誤時，則系統會長時間報警不止，這時必須按警報復位鍵方可停止。 系統原理框圖 本系統由主控芯片（FPGA）、鍵盤、顯示電路、報警電路和開/關門電路組成，而主控芯片又可分為按鍵處理部分、控制部分和譯碼顯示部分。4 系統設計方案的研究本系統主要集中在以FPGA以核心外圍擴展設計，整個電路主要電子鎖具的組成框圖是以可編程邏輯器件（FPGA）為核心，配以相應硬件電路，完成密碼的設置、存貯、識別和顯示、驅動電磁執行器并檢測其驅動電流值，報警等功能。 VHDL語言的應用硬件描述語言已成為當今以及未來電子設計自動化(EDA)解決方案的核心，特別是對于深亞微米復雜數字系統的設計，硬件描述語言具有獨特的作用。 VHDL語言主要用于描述數字系統的結構、行為、功能和接口，其具有以下特點： （1）作為HDL的第一個國際標準，VHDL具有很強的可移植性； （2）具有豐富的模擬仿真語句和庫函數； （3）VHDL有良好的可讀性，接近高級語言，容易理解； （4）系統設計與硬件結構無關； （5）支持模塊化設計； （6）用VHDL完成的一個確定設計，可以利用EDA工具自動地把VHDL描述轉變成門電路級網表文件。VHDL 支持硬件的設計、驗證、綜合和測試 ,以及硬件設計數據的交換、維護、修改和硬件的實現 ,具有描述能力強、生命周期長、支持大規模設計的分解和已有設計的再利用等優點[13]。（4）電子設計自動化 EDA 工具 EDA工具使得用戶對設計的輸入綜合仿真非常方便 Altera的Max+PlusII給用戶提供了豐富的宏庫和LPM(參數模塊庫Library of Parameterized Modules)EDA 環境由 Unix/Windows 共存開發環境轉換 事實上 通過符合國際標準的硬件描述語言 如 VHDL 或VERILOG HDL 來進行電子系統設計和產品開發由于開發工具的通用性 設計語言的標準化以及設計過程幾乎與所用的 CPLD/FPGA 器件的硬件結構沒有關系 所以設計成功的各類邏輯功能塊軟件有很好的兼容性和可移植性它幾乎可用于任何型號的CPLD/FPGA中 從而使得片上系統的產品設計效率大幅度提高，使其用更為廣泛和方便。這樣，同一片FPGA，不同的編程數據，可以產生不同的電路功能。可以說，FPGA芯片是小批量系統提高系統集成度、可靠性的最佳選擇之一。 FPGA的簡介 FPGA是英文Field Programmable Gate Array的縮寫，即現場可編程門陣列，它是在PAL、GAL、EPLD等可編程器件的基礎上進一步發展的產物[9]。這些NRE成本可能從數十萬美元至數百萬美元。邏輯器件提供特定的功能，包括器件與器件間的接口、數據通信、信號處理、數據顯示、定時和控制操作、以及系統運行所需要的所有其它功能[7]。課題主要解決系統硬件和軟件兩方面的問題。它與傳統鎖具的不同之處在于：它與可編程邏輯器件實現系統的設計，應用簡潔清晰的VHDL語言實現設計編程思想，能夠實現適時、智能控制管理功能，特別是在系統的擴展上有很好的優勢。這種電路的特點就是密碼修改只能通過改變電路的連接來實現，密碼很容易被破解，電路復雜，故障率高。在該系統的基礎上增加相應的輔助設備可以進行電梯控制、車輛進出控制，物業消防監控、餐飲收費、私家車庫管理等，真正實現區域內一卡智能管理。通過仿真調試，利用可編程器件FPGA的電子密碼鎖的設計基本達到了預期目的。在實際應用中, 由于程序容易跑飛, 系統的可靠性能較差。 在數字技術網絡技術飛速發展的今天，電子密碼鎖技術得到了迅猛的發展。由于采用的是可編程邏輯器件FPGA，使得系統有相當大的靈活性，隨時可以進行硬件升級、擴展，而且系統設計完善以后還可以將主控的FPGA固化成一片ASIC，那么這塊ASIC就可以作為專用的數字密碼鎖芯片。當然，密碼又不能太復雜，太復雜了可能自己都糊涂了，或者輸入密碼操作成功率低，造成使用不便。IC卡電子密碼鎖成本低，體積小，卡片本身無須電源等優點占領了一定的市場份額，但是由于有機械接觸，會產生接觸磨損，而且使用不太方便，在一定程度上限制了它的應用；射頻卡式電子密碼鎖是非接觸式電子密碼鎖，成本也不太高，體積跟IC卡密碼鎖相當，卡片使用感應電源，重量很輕，技術成熟，受到了廣泛的歡迎，但是與IC卡電子密碼鎖相比，成本偏高；指紋識別電子密碼鎖和瞳孔識別電子密碼鎖可靠性很高，安全性是目前應用系統中最高的，但是成本高昂，還沒進入大眾化使用階段[5]。2 FPGA的相關介紹 可編程邏輯器件 在數字電子系統領域，存在三種基本的器件類型：存儲器、微處理器和邏輯器件。而且，如果器件工作不合適，或者如果應用要求發生了變化，那么就必須開發全新的設計。 采用PLD的另一個關鍵優點是在設計階段中客戶可根據需要修改電路，直到對設計工作感到滿意為止。3）FPGA內部有豐富的觸發器和I／O引腳。掉電后，FPGA恢復成白片，內部邏輯關系消失，因此，FPGA能夠反復使用。 FPGA 越來越多地采用了先進的 JTAG ISP和ICR 技術。3 基于FPGA設計的硬件描述語言VHDL VHDL語言簡介 目前數字系統的設計可以直接面向用戶需求 ,根據系統的行為和功能要求 ,自上而下地逐層完成相應的描述、綜合、優化、仿真與驗證 ,直到生成器件 ,實現電子設計自動化。 VHDL語言的特點（3）配置（CONFIGURATION） 配制用于將元件實例與實體