eda课设密码锁

目录

摘要 (2)

引言 (3)

第1章设计说明 (4)

1.1 设计思路 (4)

1.2 真值表 (5)

第2章V erliog HD设计源程序 (6)

第3章波形仿真图 (9)

第4章管脚锁定及硬件连线 (10)

4.1 输入输出管脚的锁定 (10)

4.2 硬件显示符号 (11)

总结 (12)

参考文献 (12)

摘要

现代生活中，数字电路产品与我们接触的是越来越平凡了，包括计算机、电子表、智能仪器表及其它很多领域中，它给我们带来的不仅是工作上的方便，而且也给我们的生活娱乐添滋加彩。这次EDA课程设计中，我做的是密码锁，基于设计要求，本文主要是VHDL语言着手。

首先简单介绍一下EDA、VHDL等的有关知识，其次介绍了一下设计要求和整体设计思想，随后我对所使用的程序模块功能进行了介绍，再运用VHDL语言特点，写出各模块的程序代码和原理结构图和波形图，然后是引脚连接电路。最后是此次设计的心得体会和参考书。

引言

数字电路主要是基于两个信号（我们可以简单的说是有电压和无电压），用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路我们称之为数字电路，它具有逻辑运算和逻辑处理等功能，数字电路可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。

1 EDA简介

EDA（Electronics Design Automation）技术是随着集成电路和计算机技术的飞速发展应运而生的一种高级、快速、有效的电子设计自动化工具。它是为解决自动控制系统设计而提出的，从70年代经历了计算机辅助设计（CAD），计算机辅助工程（CAE），电子系统设计自动化（ESDA）3个阶段。前两个阶段的EDA产品都只是个别或部分的解决了电子产品设计中的工程问题；第三代EDA工具根据工程设计中的瓶颈和矛盾对设计数据库实现了统一管理，并提出了并行设计环境概念，提供了独立于工艺和厂家的系统级的设计工具。EDA关键技术之一就是采用硬件描述语言对硬件电路进行描述，且具有系统级仿真和综合能力。目前应用比较广泛的硬件描述语言就是Verilog HDL。

2 Verilog HDL简介

Verilog HDL和VHDL一样，是目前大规模集成电路设计中最具代表性、使用最广泛的硬件描述语言之一。Verilog HDL具有如下特点：

（1）能够在不同的抽象层次上，如系统级、行为级、RTL级、门级和开关级，对设计系统进行精确而简练的描述。

（2）能够在每个抽象层次的描述上对设计进行仿真验证，及时发现及时发现可能存在的错误，缩短设计周期，并保存整个设计过程的正确性。

（3）由于代码描述与工艺过程实现无关，便于设计标准化，提高设计的可重用性。如国有C语言的编程基础经验，只需很短的时间就能学会和掌握Verilog HDL，因此，Verilog HDL可以作为学习HDL设计方法的入门和基础。

第1章设计说明

1.1设计思路

本设计名称为密码锁，一个模块涉及蜂鸣、动态显示等设计所要实现的功能为：

1．手动用12个拨码开关设计三位密码（0-9）或开锁。

2. 再输入密码开锁，当密码输入正确时，指示灯亮，表示开锁成功。

3. 当密码输入错误时，蜂鸣器响五秒，表示开锁失败。

设计思想为：

本设计中在锁处于打开的状态是设计密码，此时要实现指示灯处于亮的状态，以说明此时锁处于开的状态。设置好密码后按关闭拨码使锁关闭，再输入三位数字进行开琐，如果输入的密码正确则指示灯亮，表示开琐成功，否则蜂鸣器发出响声，并间接响五秒钟，表示开锁失败。

在设计时要注意各模块时钟信号的频率，不然很难得到正确的结果。

1.2真值表

第2章Verilog HDL设计源程序

蜂鸣器简介：蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。；蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。

动态显示简介:动态显示技术让不同的的数码管分时点亮。即，某一个数码管的字段码从计算机的一个IO接口输出，通过SS0，SS1，ss2选通该数码管，让这个数码管显示自己的字符几个毫秒，然后将下一个数码管的字段码从计算机的同一个IO口输出。通过SS0，SS1，ss2选通下一个数码管，让下一个数码管显示自己的字符几个毫秒，一次循环。由于人眼响应较慢，最后的效果是每一个数码管都在显示各自的字符。

模块通过对程序的执行实现对密码进行设置和进行开锁，在锁开的时候对密码进行设置，然后将锁关闭，再输入三位数字进行开锁，密码正确灯亮，密码错误蜂鸣器响。

该模块程序为：

clk1,clk2：时钟控制信号

tm：蜂鸣器计数器

sign：动态数显位选信号

shuzi：动态数显段选信号

a，b，c：设置和输入密码的三位数字

d：设置密码确认信号

r：指示灯信号

w：蜂鸣器报警信号

module main(clk1,clk2,tm,sign,shuzi,a,b,c,d,r,w);

input clk1,clk2,d;

input[3:0] a,b,c;

output tm,sign,shuzi,r,w;

reg[3:0]tm;

reg r,w;

reg[3:0]e,f,g,q;

reg[2:0]sign;

reg[6:0]shuzi;

always@(posedge clk1)

begin

if(sign<3'b010)sign=sign+1; else sign=3'b000; end

always@(sign)

begin

case(sign)

000:q=a;

001:q=b;

010:q=c;

endcase

end

always@(q)

begin

case(q)

0:shuzi='b0111111;

1:shuzi='b0000110;

2:shuzi='b1011011;

3:shuzi='b1001111;

4:shuzi='b1100110;

5:shuzi='b1101101;

6:shuzi='b1111101;

7:shuzi='b0000111;

8:shuzi='b1111111;

9:shuzi='b1101111;

endcase

end

always@(posedge clk2)

begin

if(d==1)

begin

e=a;

f=b;

g=c;

end

else if(((a^e)==4'b0000)&&((b^f)==4'b0000)&&((c^g)==4'b0000)) begin r=1;end

else begin r=0;w=1;end

case(w)

1:if(tm<4'b0101) tm=tm+1;

else begin tm=4'b0000;w=0; end

default:w=0;

endcase

end

endmodule

第3章波形仿真图

程序的波形图如下图所示：

如上图所示设置密码确认信号d为1时进行密码设置，d为0时输入三位密码，密码正确，输出端r输出为1，即指示灯亮。密码错误，输出端w为1，即蜂鸣器响。

第4章管脚锁定及硬件连

4.1 管脚锁定

电路功能模拟正确后，我们就要对器件进行编程下载，此时首先要为项目指定一个编程器件系列，我们使用的是Altera公司的可编程逻辑器件ACEX1K系列的EPIK30QC208-3。接下来，就要根据芯片特点和实际设计需要来对输入、输出管脚规定具体的引脚号码。

具体输入输出的引脚连接：

w>=chip=main; output pin=38

r>=chip=main; output pin=12

clk1>=chip=main; input pin=83

clk2>=chip=main; input pin=85

a0>=chip=main; input pin=39

a1>=chip=main; input pin=40

a2>=chip=main; input pin=41

a3>=chip=main; input pin=44

b0>=chip=main; input pin=45

b1>=chip=main; input pin=46

b2>=chip=main; input pin=47

b3>=chip=main; input pin=53

c0>=chip=main; input pin=68

c1>=chip=main; input pin=69

c2>=chip=main; input pin=70

c3>=chip=main; input pin=71

shuzi0>=chip=main; output pin=88

shuzi1>=chip=main; output pin=89

shuzi2>=chip=main; output pin=90

shuzi3>=chip=main; output pin=177

shuzi4>=chip=main; output pin=92

shuzi5>=chip=main; output pin=93

shuzi6>=chip=main; output pin=197

sign0>=chip=main; output pin=174

sign1>=chip=main; output pin=175

sign2>=chip=main; output pin=176

d>=chip=main; input pin=198

4.2硬件显示

该图为程序的硬件显示符号：

clk1,clk2：时钟控制信号

tm：蜂鸣器计数器

sign：动态数显位选信号

shuzi：动态数显段选信号

a，b，c：设置和输入密码的三位数字

d：设置密码确认信号

r：指示灯信号

w：蜂鸣器报警信号

第5章总结

通过这次设计，使我对EDA产生了浓厚的兴趣。特别是程序编译调试成功时，有一种收获的快乐，在编写蜂鸣器时，我遇到了很大的困难，一直被定时问题所困扰，解决了这个问题时，我特别的高兴。在进行密码设置和进行密码输入过程中，出现密码只能是三位相同数字的情况，经过分析，解决了问题。另一个问题就是时钟信号的配合，其中显示模块和控制模块的信号频率要高，而蜂鸣器模块的频率就要很低，不然很难实现定时5秒钟。

其次，在进行引脚连接时一定要细心，有些引脚不能使用，不能叫管脚锁定在不能使用的引脚上。这次EDA课程设计历时两个星期，在整整两个星期的日子里，可以说是苦多于甜，不断地发现问题，不断地思考，最后解决问题。不过经过这些学到很多东西，同时不仅可以巩固以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正达到为我们的生活服务为社会服务的目的。在设计的过程中遇到的问题，反映出来我的许多不足之处，我以后要努力克服缺点，提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

总体而言，EDA课程设计的密码锁还是比较成功的，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的辛勤的指导下和自己的努力，终于都得到了解决，有一种成就感，感觉平时所学的知识有了实用的价值，达到了理论与实际相结合的目的。

参考文献

《数字电子技术基础》.阎石主编.高等教育出版社.

《EDA课程设计A指导书》.郑兆兆等编.

《verilog HDL硬件描述语言》.杜建国编.国防工业出版社.2004年

《verilog HDL 数字设计与综合》.samir palnitkar著.电子工业出版社.2004年