基于EDA技術的電子密碼鎖設計

基于EDA技術設計的電子密碼鎖，以其價格便宜、安全可靠、使用方便，受到了人們的普遍關注。而以現場可編程邏輯器件(FPGA)為設計載體，以硬件描述語言(VHDE)為主要表達方式，以QuartusⅡ開發軟件和GW48EDA開發系統為設計工具設計的電子密碼鎖，由于其能夠實現數碼輸入、數碼清除、密碼解除、密碼更改、密碼上鎖和密碼解除等功能，因此，能夠滿足社會對安全防盜的要求。

1 電子密碼鎖的基本功能

電子密碼鎖主要實現的功能包括：

(1)數碼輸入：按下一個數字鍵，其對應的數字就顯示在最右邊的數碼管上，同時將先前輸入的所有數字向左移動一位。設計密碼為4位，系統只能顯示前4位輸人的數碼。

(2)數碼清除：當按下清除鍵時，清除前面輸入的所有值，并顯示為“----”。

(3)密碼解除：按下55#鍵，可以將電子密碼鎖的舊密碼解除。

(4)密碼更改：將舊密碼解除之后，可以進行密碼更改。輸入任意四位密碼數字，再按#號就可以將輸入的數碼當作新的密碼。

(5)密碼上鎖：輸入新的密碼之后，按下11#鍵，可以進行密碼上鎖操作。

(6)密碼解鎖：按下99#鍵，再輸入數碼；如果輸入與系統儲存密碼一致，密碼鎖就能開啟；否則不能解鎖。

2 電子密碼鎖的結構原理

2.1 電子密碼鎖的整體結構

電子密碼鎖的整體結構如圖1所示，它包括密碼鎖輸入模塊、控制模塊和顯示模塊等。



2.2 密碼鎖輸入模塊

密碼鎖輸入模塊的電路框圖如圖2所示，它由時序產生電路、鍵盤掃描電路、彈跳消除電路、鍵盤譯碼電路和按鍵存儲電路組成。



時序產生電路用于產生電路中三種不同頻率的工作脈沖波形，包括系統時鐘信號、彈跳消除取樣信號和鍵盤掃描信號。

鍵盤電路可提供鍵盤掃描信號。該信號由ky3～ky0進入鍵盤，其變化的順序為1110-1101-1011-0111-1110……周而復始。掃描信號0111代表掃描的為*、0、#這一排按鍵，當*這個按鍵被按下時，由kx2～kx0讀出的值為011。按鍵位置的數碼關系如表1所列。



彈跳消除電路可避免誤操作發生。由于設計中采用的矩陣式鍵盤是機械開關結構，因此，在開關切換的瞬間，會在接觸點出現信號來回彈跳的現象。為使電子密碼鎖可靠工作，必須加上彈跳消除電路。彈跳消除電路采用軟件延時的方法消除抖動，其仿真波形如圖3所示。從圖3中可以看出，若采樣信號連續兩次或超過兩次檢測到高電平信號，說明按鍵狀態確實發生了變化，此時電路輸出一個時鐘周期的按鍵信號；否則當作抖動處理而不予理會，以此來消除抖動。