基于EDA技术的电子密码锁设计

基于EDA技术设计的电子密码锁，以其价格便宜、安全可靠、使用方便，受到了人们的普遍关注。而以现场可编程逻辑器件(FPGA)为设计载体，以硬件描述语言(VHDE)为主要表达方式，以QuartusⅡ开发软件和GW48EDA开发系统为设计工具设计的电子密码锁，由于其能够实现数码输入、数码清除、密码解除、密码更改、密码上锁和密码解除等功能，因此，能够满足社会对安全防盗的要求。

1 电子密码锁的基本功能

电子密码锁主要实现的功能包括：

(1)数码输入：按下一个数字键，其对应的数字就显示在最右边的数码管上，同时将先前输入的所有数字向左移动一位。设计密码为4位，系统只能显示前4位输人的数码。

(2)数码清除：当按下清除键时，清除前面输入的所有值，并显示为“----”。

(3)密码解除：按下55#键，可以将电子密码锁的旧密码解除。

(4)密码更改：将旧密码解除之后，可以进行密码更改。输入任意四位密码数字，再按#号就可以将输入的数码当作新的密码。

(5)密码上锁：输入新的密码之后，按下11#键，可以进行密码上锁操作。

(6)密码解锁：按下99#键，再输入数码；如果输入与系统储存密码一致，密码锁就能开启；否则不能解锁。

2 电子密码锁的结构原理

2.1 电子密码锁的整体结构

电子密码锁的整体结构如图1所示，它包括密码锁输入模块、控制模块和显示模块等。



2.2 密码锁输入模块

密码锁输入模块的电路框图如图2所示，它由时序产生电路、键盘扫描电路、弹跳消除电路、键盘译码电路和按键存储电路组成。



时序产生电路用于产生电路中三种不同频率的工作脉冲波形，包括系统时钟信号、弹跳消除取样信号和键盘扫描信号。

键盘电路可提供键盘扫描信号。该信号由ky3～ky0进入键盘，其变化的顺序为1110-1101-1011-0111-1110……周而复始。扫描信号0111代表扫描的为*、0、#这一排按键，当*这个按键被按下时，由kx2～kx0读出的值为011。按键位置的数码关系如表1所列。



弹跳消除电路可避免误操作发生。由于设计中采用的矩阵式键盘是机械开关结构，因此，在开关切换的瞬间，会在接触点出现信号来回弹跳的现象。为使电子密码锁可靠工作，必须加上弹跳消除电路。弹跳消除电路采用软件延时的方法消除抖动，其仿真波形如图3所示。从图3中可以看出，若采样信号连续两次或超过两次检测到高电平信号，说明按键状态确实发生了变化，此时电路输出一个时钟周期的按键信号；否则当作抖动处理而不予理会，以此来消除抖动。