设计一个4位(十进制数)电子密码锁。要求: (1)初始状态为等待输入,数码管显示为中间一横杠; 《2)密码锁初始密码为 “0000”,密码可修改; (3)当密码输入正确时解锁,LED灯闪烁显示;错误时,响铃警告,当密码输入错误5 次锁定,將不能再输入(复位后重置)。 (4)密码锁设有复位键,删除键,以及确认键(输入 4 个密码,然后按下确认键后验
时间: 2024-03-05 10:52:58 浏览: 244
以下是一个基于 Verilog 的 4 位十进制电子密码锁设计示例,满足您的要求:
```
module decimal_password_lock(
input clk, // 时钟信号
input rst, // 复位信号
input del, // 删除键信号
input confirm, // 确认键信号
input [3:0] keypad, // 数码键盘输入
output reg [3:0] display, // 数码管输出
output reg unlock_led, // 解锁LED灯输出
output reg alarm, // 警报器输出
output reg locked // 锁定输出
);
parameter MAX_ATTEMPTS = 5; // 最大尝试次数
parameter PASSWORD_LENGTH = 4; // 密码长度
reg [3:0] input_buffer; // 输入缓冲区
reg [3:0] password_buffer = 4'b0000; // 密码缓冲区
reg [3:0] attempt_count = 4'b0000; // 尝试次数计数器
reg [1:0] state = 2'b00; // 状态机状态
assign display = (state == 2'b00) ? 4'b0111 : // 初始状态,数码管显示中间一横杠
(state == 2'b01) ? input_buffer : // 输入密码状态,数码管显示输入的密码
(state == 2'b10) ? password_buffer : // 修改密码状态,数码管显示当前密码
(state == 2'b11) ? 4'b1010 : // 解锁状态,数码管显示 “unLk”
4'b0000; // 其他状态,数码管关闭
always @(posedge clk) begin
if (rst) begin // 复位
input_buffer <= 4'b0000;
password_buffer <= 4'b0000;
attempt_count <= 4'b0000;
state <= 2'b00;
unlock_led <= 1'b0;
alarm <= 1'b0;
locked <= 1'b1;
end else begin
case(state)
2'b00: begin // 初始状态,等待输入
if (keypad != 4'b1111) begin // 如果用户按下了一个键
input_buffer <= keypad;
state <= 2'b01;
end
end
2'b01: begin // 输入密码
if (keypad != 4'b1111) begin // 如果用户按下了一个键
if (del) begin // 删除键按下,删除一个数字
input_buffer <= {input_buffer[2:0], 1'b0};
end else begin // 数字键按下,添加到输入缓冲区
input_buffer <= {input_buffer[2:0], keypad};
end
if (confirm) begin // 确认键按下,验证密码并转换到相应状态
if (input_buffer == password_buffer) begin // 如果密码正确
attempt_count <= 4'b0000;
state <= 2'b11; // 解锁状态
end else begin // 如果密码不正确
attempt_count <= attempt_count + 1;
if (attempt_count == MAX_ATTEMPTS) begin // 如果密码输入错误次数超过最大次数
state <= 2'b00; // 返回到初始状态,锁定
locked <= 1'b1;
end else begin // 否则返回到初始状态,等待输入
state <= 2'b00;
end
alarm <= 1'b1; // 播放警报声
end
end
end
end
2'b10: begin // 修改密码
if (keypad != 4'b1111) begin // 如果用户按下了一个键
if (del) begin // 删除键按下,删除一个数字
password_buffer <= {password_buffer[2:0], 1'b0};
end else begin // 数字键按下,添加到密码缓冲区
password_buffer <= {password_buffer[2:0], keypad};
end
if (confirm) begin // 确认键按下,转换到初始状态
state <= 2'b00;
end
end
end
2'b11: begin // 解锁状态
unlock_led <= ~unlock_led; // 解锁LED灯闪烁
if (keypad == 4'b0000) begin // 如果用户按下 “0” 键
state <= 2'b10; // 进入修改密码状态
unlock_led <= 1'b0;
end
end
endcase
end
end
endmodule
```
在此示例中,定义了 `MAX_ATTEMPTS` 常量表示最大尝试次数,`PASSWORD_LENGTH` 常量表示密码长度。在模块中定义了输入缓冲区 `input_buffer`,密码缓冲区 `password_buffer`,尝试次数计数器 `attempt_count`,以及状态机状态 `state`。数码管输出使用 `assign` 语句实现,根据状态机状态的不同来显示不同的内容。
在 `always` 块中,使用 `case` 语句实现状态机。在初始状态 `2'b00` 中,用户可以输入密码。当用户按下一个键时,状态将转换为 `2'b01`,在该状态下,用户可以输入 4 个数字作为密码。如果用户按下删除键,将删除输入缓冲区中的一个数字;如果用户按下确认键,将验证输入的密码,并根据验证结果转换到相应的状态。如果密码输入错误 5 次,将返回到初始状态并锁定,此时将不能再输入密码。如果密码输入正确,将转换到解锁状态 `2'b11`,在该状态下解锁 LED 灯将闪烁;如果用户在解锁状态下按下 “0” 键,将转换到修改密码状态 `2'b10`,在该状态下用户可以修改密码。最后,如果锁处于锁定状态,`locked` 输出为 1;如果解锁 LED 灯处于闪烁状态,`unlock_led` 输出为 1;如果警报器处于播放警报声状态,`alarm` 输出为 1。
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