EPM7128SLC84-15N四位密码锁的网络化控制与系统设计

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本文档主要探讨了现场网络化控制技术在四位密码锁中的应用,通过EPM7128SLC84-15N为核心构建的密码锁系统。以下是详细的知识点: 1. 系统架构与原理 - 系统框图设计: 文档提供了一个基于EPM7128SLC84-15N的密码锁设计,包括输入电路、控制电路和显示电路。整体系统原理图展示了各个组件的连接,如矩阵式键盘、显示器、时钟脉冲器和复杂逻辑控制器CPLD。 2. 硬件组成部分 - 键盘: 采用12键矩阵式键盘,用户输入四位密码,有专门的弹跳消除电路确保输入的稳定。 - 显示器: 采用两个4位数码管,用于实时显示输入的密码。 - 时钟脉冲器: 提供稳定的方波信号,支持系统的精确运行。 - CPLD: 是核心处理单元,负责密码处理、数据存储、译码、分频等高级功能。 3. 电路设计细节 - 输入电路: 包括时序产生电路、键盘扫描电路、键盘译码电路等,确保正确读取按键输入。 - 控制电路: 包括按键数据缓存、密码管理电路(清除、变更、存储和验证)、解锁电路等,确保密码的安全性和有效性。 - 显示电路: 将BCD码转换为数码管的驱动编码,控制其显示。 4. 矩阵式键盘的工作原理 - 矩阵式键盘利用4*3布局,每个按键对应矩阵的一行和一列,通过扫描信号检测按键状态。"上锁"和"解锁/清除"功能键设计巧妙,使得用户操作更为便捷。 5. 报警和指示电路 - 电子密码锁除了主体验证密码外,还包括外围指示电路,用于显示密码并根据验证结果触发报警,如蜂鸣器。 6. 应用广泛性 - 这种密码锁技术适用于各种设备,如计算机、电话、手机和家用电器,显示出其通用性和实用性。 通过这份文档,读者可以深入理解四位密码锁的硬件设计过程、工作原理以及实际应用中的功能实现,对于从事计算机硬件或电子工程的学生和专业人士来说,这是一份宝贵的参考资料。
2023-02-27 上传
高级电子线路实验报告 题 目: 基于FPGA的四位电子密码锁设计 院 (系): 信息与通信学院 专 业: 学生姓名: 学 号: 2015 年 6 月 18 日 基于FPGA的的四位电子密码锁设计 摘要 本文主要介绍了一种运用可编程逻辑器件(FPGA)技术来编程实现电子密码锁的设计 方法。在整个系统设计实现中采用FPGA器件作为控制器,继而了解密码锁系统的总体流 程、各个模块的功能与接口的分配。基于FPGA,使用VHDL语言编写模块程序,再通过Qu artus II集成开发环境下进行设计、综合与仿真。要求用Verilog HDL语言实现系统中的各个模块功能,并且能够仿真,验证本次设计四位密码锁的功能。 每按下一个数字键,就输入一个数值,并显示该数值,当按下密码更改键时会将目前的 数字设定成新的密码。当按下激活电锁键的时候可以将密码锁上锁。当按下解除电锁键 时会检查输入的密码是否正确,密码正确即开锁。电子密码锁由键盘扫描模块、分频模 块 、密码计数模块 、比较器模块 、存储模块、显示模块和控制模块七大部分组成。通过硬件描述,验证了整个设计的正 确性以及系统的完整性。 关键词:可编程逻辑器件;电子密码锁;硬件描述;时序仿真 引言 本设计利用Quartus 工作平台硬件描述语言,设计一种电子密码锁,并通过用FPGA芯 片实现。用VHDL语言使用自顶向下的方法对系统进行了描述,并在FPGA芯片上实现。设 计充分利用了FPGA的资源可编程特性,可高效率的对系统进行升级与改进。设计的密码 锁可设置任意密码,比一般的四位密码锁具有更高的安全可靠性,因此,采用FPGA 开发的数字系统,不仅具有很高的工作可靠性,其升级与改进也极其的方便,应用前景十 分宽广。 随着人们生活水平的提高和安全意识的加强,对安全的要求也就越来越高,因此导致 了电子行业的蓬勃发展。随着电子技术的发展,各类电子产品应运而生,电子密码锁就 是其中之一。 在安全技术防范领域,具有防盗报警功能的电子密码锁逐渐代替传统的机械式密码锁, 克服了机械式密码锁密码量少、安全性能差的缺点,使密码锁无论在技术上还是在性能 上都获得了大大的提高。随着大规模集成电路技术的发展,特别是单片机的问世,出现 了带微处理器的智能密码锁,它除具有电子密码锁的功能外,还引入了智能化管理、专 家分析系统等功能,从而使密码锁具有很高的安全性、可靠性,应用日益广泛。 1 总体方案设计 1.1 方案论证 方案一:采用数字电路控制。利用数字逻辑电路,实现对锁的电子控制,突破了传统 的机械锁的单一性、保密性低、易撬性的缺点,数字电子密码锁具有保密性高、使用灵 活性好、安全系数高的优点。虽然采用数字密码锁电路的好处是设计简单,但是由于其 实纯电路实际,在系统运行时,延时会比较严重。 方案二:通过单片机实现。现在一种新的方案就是采用一种以AT89S51为核心的单片 机控制方案。虽然有灵活的设计和丰富的IO端口,但是单片机运行的缺点是程序运行时 容易出现跑飞现象。 通过以上比较显然单片机方案有较大的活动空间,不但能实现所要求的功能,而且能 在很大程度上扩大功能,并可以方便的对系统进行升级。但是由于所学知识不能将其有 效运用,现有环境不能满足,而且以单片机为核心的密码锁有一定的不足之处,在运行 时会产生PC指针错误,因此提出了第三种方案。 方案三:利用FPGA设计数字密码锁。FPGA即现场可编程门阵列,它是在PAL、GAL、E PLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物,是一种超大规模集成电路,具有对电路可 重配置能力。通常FPGA都有着上万次的重写次数,也就是说现在的硬件设计和软件设计 一样灵活、方便。相对于基于单片机技术的电子密码锁,用FPGA器件来构成系统,可靠 性提高,并且由于FPGA具有的现场可编程功能,使得电子密码锁的更改与升级更为方便 简单。 通过以上比较描述,本设计采用基于FPGA的数字密码设计方案。 1.2 基于FPGA的数字密码锁系统流程图 根据所要实现的数字密码锁的功能,设计出所要完成的的系统流程,系统设计的流程 图如3.1所示。 图3.1详细的描述了一个数字密码锁所要完成的功能,开始时,首先要对密码锁系统 进行复位初始化,将所要设置的密码首先存入到存储模块当中。然后进行键盘输入,键 盘输入分为密码输入和功能输入,如果是密码输入就要把输入的密码与预置的密码进行 比较,如果相同则开锁,不相同则报警,而其中密码的个数由计数器限制;如果是功能 输入,则看是什么功能,本设计主要设计了四个功能:设置密码键、退出键、清零键和 关锁键,密码锁会根据所要求的功能进行相应的操作。如果是其他的不与功能相对应的 键输入,密码锁将进行系统复位初始化阶段,重新开始操作。 图3.1系统流程图 3.3 基于FPGA的数字密码锁总体框
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摘 要 电子密码锁是一种通过密码输入来控制电路或是芯片工作,从而控制机械开关的闭合 ,完成开锁、闭锁任务的电子产品。它的种类很多,有简易的电路产品,也有基于芯片 的性价比较高的产品。应用较广的电子密码锁是以芯片为核心,通过编程来实现的。 本系统由STC89C52单片机系统(主要是STC89C52单片机最小系统)、4×4矩阵键盘、 LCD1602显示和报警系统等组成,具有设置、修改4位电子密码、连续输入三次密码错误 报警等功能。 关键词:STC89C52;LCD1602;4×4矩阵键盘;4位电子密码锁 Abstract In daily life and work, for security reasons, the department of housing and security, unit documents, financial statements and some personal information to save more in order to lock the ways to solve. Locking method with the traditional mechanical lock and emerging electronic combination lock. Compared with the traditional mechanical lock, because the electronic combination lock, the secrecy good, the large amount of programming, password variable, can call the police and other characteristics, so the performance and security of the electronic combination lock far from traditional mechanical lock. Electronic combination lock is a password or to control circuit, so as to control mechanical switches closed, lock, lock task of electronic products. It's a lot of more phyletic, has simple circuit products, also has a high cost performance products based on the chip. Widely used electronic coded lock based on chip as the core, through the programming. Key words: STC89C52; LCD1602; Electronic password lock; 4×4 keyboard 目 录 引言 1 1 电子密码锁研究意义 1 2 总体设计方案及论证 3 2.1 总体设计任务要求: 3 2.2 总体设计方案选定 3 2.3 总体设计思路 3 2.4 总体设计流程图 4 3 矩阵键盘模块设计 5 3.1 矩阵键盘原理 5 3.2 矩阵键盘原理图 6 3.3 矩阵键盘流程图 6 3.4 矩阵键盘去抖动 7 4 单片机最小系统与外围电路模块设计 7 4.1 STC89C52单片机 7 4.1.1 STC89C52电气引脚图 8 4.1.2 STC89C52主要特性 8 4.2 单片机最小系统与外围电路 9 4.2.1 单片机时钟电路 9 4.2.2 复位电路系统 9 4.2.3 指示灯系统 10 4.2.4 报警系统 10 5. 液晶LCD1602显示模块设计 11 5.1 LCD1602部分中文资料 11 5.1.1 LCD1602主要技术参数: 11 5.1.2 引脚功能说明 11 5.2 LCD1602显示字符原理 12 5.3 LCD1602与单片机连接 13 6 电子密码锁系统调试 13 6.1 调试内容 13 6.2 调试所需工具 14 7. 结论 14 谢 辞 15 参考文献 17 引言 在日常的生活和工作中, 住宅与部门的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存多以加锁 的办法来解决。加锁的方法有机械锁和电子密码锁,相对于传统的机械锁,电子密码锁 具有保密性强,编程量大,密码可变,操作简单等优点,因此也得到了很大的关注,有 了很大的发展。 1 电子密码锁研究意义 电子密码锁发展的背景随着社会物质财富的日益增长和人们生活水平的提高,安全防 盗已成为