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FPGA实现的数字密码锁

杨彪?? 韩升?? 孙硕?? 张立群?? 孙韬?? 重庆大学 电子技术与软件工程?? 2015年06月24日 ?? 收藏4
本文介绍了一种以FPGA 为基础的数字密码锁。采用自顶向下的数字系统设计方法, 将数字密码锁系统分解为若干子系统, 并且进一步细划为若干模块, 然后用硬件描述语言VHDL 来设计这些模块, 同时进行硬件测试。测试结果表明该数字密码锁能够校验10 位十进制数字密码, 且可以预置密码, 设有断电保护装置, 解码有效指示等相应功能。

1 功能概述

(1)密码锁的工作时钟由外部晶振提供,时钟频率为50MHz,运算速度高,工作性能稳定。

(2)密码的设置和输入由外接键盘完成,控制电路的安全系数高,操作方便;

(3)密码数字可以由锁的所有者随意设置,并可更改, 增强了用户体验。密码修改必须符合预设规则,否则无法修改密码。

(4)开锁时, 不限制密码的输入位数(1到10 位皆可以), 减少了密码被破 解的概率(约为10 亿分之一的破 解率),密码锁的保密能力高。

(5)清除密码键的设定,可以快速清除全部密码,提高了对突发事件的适应能力。

(6)对输入的数字密码既能直接显示,又能转换为星号,防治偷 窥,增强保密性。

(7)全部密码输入后, 正确时密码锁将开启, 显示屏出现:Input Right! 指示灯变亮。错误时,显示屏出现:Input Failed! 指示灯变灭。

(8)设有断电保护装置,保证电路不会因掉电失去所修改的密码,而回到最初的密码值,增强密码的稳定性。

2 系统结构

本系统设计主要包括硬件设计和软件设计两部分,均采用模块化设计。其中硬件设计主要包括中央控制模块、微控制器、显示模块、输入模块、外围电路等内容。软件设计包括状态控制模块,逻辑控制模块,液晶显示驱动模块,EPROM 驱动模块,扫描输入模块等构成。系统结构框架图如图1 所示。

图1:系统结构框架图
图1:系统结构框架图

设计采用模块化编程方式,整个程序由液晶LCD1602 模块(LCD1602.v)、矩阵键盘模块(Matrix_Keys.v)、存储芯片AT24C02 模块(AT24C_XX.v) 和顶层逻辑功能模块(password.v) 组成。顶层逻辑功能模块(password.v) 调用其他3 个模块完成顶层功能的设计。如图2 所示。

图2:矩阵键盘原理图
图2:矩阵键盘原理图

下一页:底层设计:输入模块,显示模块与外围电路,存储模块


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VHDL? 液晶显示驱动?

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