四位电子密码锁的eda技术设计参考范本

四位电子密码锁的eda技术设计参考范本内容摘要：

24 弹跳消除电路的功能图 实体描述 Entity 系统输入信号 D_in:：弹跳消抖电路的输入； Clk ：提供弹跳消抖电路的时钟信号； 系统输出信号 D_out:：弹跳消抖电路的的输出； 键盘译码电路和按键标志产生电路 键盘译码电路是从 kx3kx0 和 ky3ky0信号中译码出按键键值的电路，它的真值表如表 1。 1 所示。 按键标志产 生电路是产生按键标志信号的电路。 由于这两个电路关系紧密，因此放入同一个模块中实现。 其外部接口如图 1。 3 所示。 其中 clk_1k为全局时钟信号，它是由 FPGA 芯片的外部晶振给出的。 Clk_1k 在系统中的频率是最高的，其它时钟都由它分频产生。 Ky[3..0]为键盘扫描信号，kx[3..0]为键盘输入信号， data_n、 data_f 为键值（代表按键所在位置）， ff表示有一个功能按键被按下，每发生一次按键动作， ff 就输出一个宽度为全局时钟的正脉冲。 fn 表示有一个数字按键被按下，每发生一次按键动作， fn 就输出一个宽度为 全局时钟的正脉冲。 该信号用于与其他模块握手，负责通知其他模块键盘上有按键发生。 其他模块当知晓 fn 或 ff 有效时，可以读取键值。 其功能图如图 25 所示 8 图 25 键盘译码电路和按键标志产生电路功能图 实体描述 : Entity 系统输入信号： Ky[30]：键盘输入信号； Kx[30]： 键盘扫描信号，与键盘扫描电路中 c_diskey[30]的相连； Clk：译码电路时钟信号； 系统输出信号： Data_n：系统输出数字键值（也代表该按键所在位置）； Data_f：系统输出功能 键键值（也能代表该按键所在位置）； fn：表示有一个数字键按键被按下，每发生一次按键动作， fn 就输出一个正脉冲； ff：表明按键是否为功能（功能键为 set 、 clear 、 lock 和 back 键）。 当按键是功能键时， ff为高电平，否则为低电平 密码锁控制电路 密码锁控制电路原理 密码锁的控制电路是整个电路的控制中心，主要由数字比较器、寄存器等组成。 主要完成对键盘上每个按键的响应控制（包括 10 个数字按键和 4 个功能按键），当有键按下时，系统根据译码所得数字，判断出按下的是功能键还是数字键，如是功 能键，则执行相应键的功能。 1 对数字输入的响应控制 如果按下数字键，第一个数字会从显示器的最右端开始显示，此后每新按下一个数字，显示器上的数字必须左移一格，以显示新输入的数字。 当需要更改输 9 入的数字时，可以按倒退键（ back）来清除前一个输入的数字，或者按清除键清除所有的输入数字。 由于这里设计的是一个四位的电子密码锁，所以当输入的数字超过四个时，电路将无任何反应，而且不再显示第四个以后输入的数字。 2． 对功能键输入的响应控制 （ 1） 清除键（ clea）：此键有效时，清除所有的输入数字，即做清零操作。 （ 2） 删除键（ back）：此键有效时，数字右移，并且每按一次，右移一位。 （ 3） 激活电锁键（ set） ：此键有效时，将密码锁的门上锁。 （ 4） 解除电锁键（ lock）：此键有效时，检查输入的密码是否正确，若正确则开门。 密码锁控制电路功能图如图 26 图 26 密码锁控制电路功能图 实体描述 Entity 系统输入信号 Data_n:数字输入信号； Data_f:功能输入信号； Flag_n:数字输入信号标志； Flag_f:功能键输入信号标志； Clk:控制电路时钟信号； 系统输 出信号 Enlock:开锁输出信号 ,当比较器确认输入的密码正确时 ,电路输出一个高电 10 平 ,使得门锁打开； Data_bcd[150]:四位密码输出信号 ,即用户输入的密码，它输入显示电路，并通过数码管显示出来。 密码锁显示电路 显示电路原理 LED（ Light Emiting Diode）显示器由七个发光二极管组成，称七段 LED 显示器，排列形状如图 27（ a） 所示。 此外，显示器中还有一个圆点发光二极管（ dp），用于显示小数点。 通过七段发光二极管亮暗的不同组合，可以显示多种数字（ 0～9），字 母（ a～ f、 A～ F）及其它符号。 LED 显示器中的发光二极管共有两种连接方法： （ 1）共阴 极接法： 各发光二极管的阴极连接在一起，接到数码管的位控端（公共端），再接地；各发光二极管的阳极分别连接到数码管的段控端（ a～ g、 dp），如图 27（ b）。 （ 2）共阳 极接法 ：各发光二极管的阳极连接在一起，接到数码管的位控端（公共端），再接 +5V；各发光二极管的阴极分别连接到数码管的段控端（ a～ g、dp）， 27（ c） 为了显示数字或符号，要为 LED 显示器提供代码，由于这些代码是为显示字形的，因此称之为字形代码 ，具体字形代码这里不作介绍。 请参考有关资料。 agdfe cb1 0 9 8 7 6gfG N Da bedG N Dcd p1 2 3 4 5VDVD+ 5 V( a )( b )( c )d pbacdefgd pabcdefgd pG N D 图 27 LED数码管示意图 LED 显示方式有静态显示和动态显示两种方式 ， 使用静态显示方式时， LED显示器各位数码管的位控线（公共端）连接在一起并接地（共阴极）或 +5V（共 11 阳极）；各位数码管的段选线（ a～ dp）分别与一８位的锁存器输出相连， LED静态显示方式中，显示器的各位相互独立 ，故其占用 I/O 口线较多（如图 28）；使用动态 显示方式时，将 LED 显示器各位数码管的所有段控端（ a～ dp）相应地并联在一起 ，由一个８位 I/O 口控制，形成段选线多路复用，而各位数码管的共阳极或共阴极要分别由相应的 I/O 口线控制 （如图 29） ，实现各位的分时选通。 由于各位数码管的段选线并联，段选码的输出对各位数码管的来说都是相同的。 因此，同一时刻，如果各位的位选线都处于选通状态的话， 4 位 LED 将显示相同的字符。 若需要各位数码管显示出与本位相应的显示字符，就必须采用扫描显示方式，即在某一时刻，只让某一位数码管的位选线处于选通状态，而其它各位数码管的位选线处于关闭状态，同时，段选线上输出相应位要显示字符的字型码。 这样，在同一时刻， 4 位 LED 中只有选通的那一位数码管显示出字符，而其它各位数码管则是熄灭的，如此循环下去，就可以使各位数码管显示出将要显示的字符 ，其优点是占用的 I/O 口线较少。 （ a） (b) 图 28 数码管静态显示示意图 (a) 四位 LED数码管共阳极工作方式 （ b） 四位 LED数码管共阴极工作方式 5 VC3C2C1C0LED3LED0LED1LED2a ～ dpI / O 3( 0 ～ 7 )a ～ dpa ～ dpa ～ dpI / O 0( 0 ～ 7 )I / O 1( 0 ～ 7 )I / O 2( 0 ～ 7 )C3C2C1C0LED3LED0LED1LED2a ～ dpI / O 3( 0 ～ 7 )a ～ dpa ～ dpa ～ dpI / O 0( 0 ～ 7 )I / O 1( 0 ～ 7 )I / O 2( 0 ～ 7 ) 12 L E D 3 L E D 0L E D 1L E D 2C 0C 1C 2C 3I 0I 1I 3I 2I 4I 5I 6I 7 图 29 四位 LED数码管动态显示方式 显示电路功能图 在本设计中我们采用四位 LED 数码管动态显示方式，数码管接法如图 25所示，其显示电路功能图如图 210 所示 图 210 显示电路功能图 其中 CTRLED 为显示控制模块， LED4 模块为译码模块。 显示控制模块实体描述如下 Entity 系统输入信号： CLK：为显示模块时钟信号； DAT_BCD[15..0]:为键盘输入的四位数字密码。 系统输出信号 : SEL[3..0]:输出为数码管的 位 控信号； LEDS[3..0]:输出数码管的一位显示，与译码模块的 A[3..0]相接。 译码模块实体描述如下 Entity 13 系统输入信号： A[3..0]：输入数码管要显示的 数； LEDS[6..0]:输出数码管的 7 段编码； 14 第 3 章 密码锁外围电路 密码锁的系统时钟产生电路 如图 31 所示为 CMOS 反相器组成的并联多谐振荡器。 R1 为反馈电阻，用以使 U1A 工作在静态电压传输特性的转折区， R1 值通常取 5～ 10MΩ。 反馈系数取决 C1 与 C2的比值， C1 还可微调振荡频率。 石英振荡器可输出振荡频率很稳定的信号，但输出波形不太好，因此 U1A输出需加反相器 U1B，用以改善输出小型的前沿和后沿。 图 31信号发生电路 密码锁的机械制动开关门锁电路 图 32 为密码锁的机械制动开关门锁电路。 它的负载是一个继电器或（电磁阀）线圈，当输入低电平时，三极管截止，继电器或（电磁阀）线圈中无电流通过；当输入高电平时，三极管导通，继电器吸合，电锁制动端闭合，从而使电锁打开。 D1 起保护继电器的作用。 图 32 密码锁的机械制动开关门锁电路 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 2 2 M a y 2 00 7 S he e t o f F i l e : F : \ m y d e s i gn \ P C B 图 \ M yD e s i gn .d db D r a w n B y :1 2U 1A3 4U 1BR1C1 C21 15 电源电路的设计 本电路由变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路。