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《EDA技术应用》课程课件 项目十三 电子密码锁的设计 一、项目描述 本项目是要在CPLD上设计实现电子密码锁功能 要求密码长度为4位，具有数码显示和LED状态指示功能，能实现密码输入、清除，密码更改、存储，开锁等功能。 1. 项目任务 一、项目描述 2. 项目目标 序号 类别 目 标 一 知识点 了解电子密码锁的原理 掌握多位共阳数码管动态扫描显示驱动及编码。 掌握矩阵键盘的原理及键值编码方法 掌握层次化设计方法。 二 技能 技能掌握由VHDL程序生成原理图元件的方法 掌握复杂时序逻辑电路的层次性设计方法 掌握原理图及VHDL混合设计方法 三 职业素养 学生的沟通能力及团队协作精神 良好的职业道德 质量、成本、安全、环保意识 二、项目资讯 电子密码锁由矩阵键盘接口电路、密码锁的控制电路、数码显示电路等模块组成。 能进行密码输入，显示、清除输入数字，密码修改、存储等功能，并进行密码核对、解除电锁。 三、项目分析 1.系统功能分析 1、 数据输入：每按一个数字键，就输入一个数值，并在显示器上的最右方显示出该数值，并将先前已经输入的数据依序左移一个数字位置。 2、 数码清除：按下此键可清除前面所有的输入值，清除成为“0000”。 3、 密码更改：按下此键时将目前的数字设定成新的密码。 4、 激活电锁：按下此键可将密码锁上锁。 5、 解除电锁：按下此键会检查输入的密码是否正确，密码正确即开锁。 三、项目分析 2.硬件电路设计 电子密码锁电路完全由CPLD内部电路实现，显示部分由外部的4位数码管电路实现，密码和功能键输入由外部4X4矩阵键盘完成。 密码修改和开锁状态指示分别外接两个LED发光管指示。 三、项目分析 3.软件设计思路 本项目采用自顶向下的设计方法，并采用混合设计方法。 电子密码锁可以分解成密码输入、密码处理、输入显示三大功能子模块以及一个顶层模块。 子模块全部可以采用VHDL语言来设计，顶层模块对功能子模块的连接，采用原理图设计来实现。 三、项目分析 电子密码锁模块框图 三、项目分析 --密码输入模块 三、项目分析 --密码处理模块 三、项目分析 --输入显示模块 四、项目实施 微机一台（Windows XP系统、安装好Quartus Ⅱ5.0等相关软件） EDA学习开发板一块 USB电源线一条 ISP下载线一条。 硬件平台准备 四、项目实施——1. QuartusⅡ VHDL设计输入法 (1) 创建工程 在D:\altera\Quartus50\ example\elec_lock下建立项目elec_lock，选择EPM240T100C5作为目标器件 建立并编辑key.vhd、ctrl.vhd、display.vhd三个文件。 （2）建立编辑VHDL设计文件 四、项目实施——1. QuartusⅡ VHDL设计输入法 (3) 各子模块单独编译、仿真 密码输入模块的仿真结果 四、项目实施——1. QuartusⅡ VHDL设计输入法 密码处理模块的仿真结果 四、项目实施——1. QuartusⅡ VHDL设计输入法 输入显示模块的仿真结果 四、项目实施——1. QuartusⅡ VHDL设计输入法 (4) 建立编辑顶层原理图设计文件 右键点击seccount.vhd，在弹出的菜单中选择Create Symbol Files for current File，创建seccount.vhd文件的图元 右键点击key.vhd，在弹出的菜单中选择Create Symbol Files for current File，创建key.vhd文件的图元 创建顶层原理图文件elec_lock.bdf，在原理图编辑窗口双击鼠标左键，在弹出的Symbol窗口中的Library栏中，单击Project前面的加号，在展开目录中可以找到刚才通过.vhd文件创建的3个图元。 四、项目实施——1. QuartusⅡ VHDL设计输入法 编辑完成顶层原理图设计文件 四、项目实施——1. QuartusⅡ VHDL设计输入法 整个项目全编译，并进行波形仿真 四、项目实施——1. QuartusⅡ VHDL设计输入法 （5）引脚分配 根据设计实体结构和硬件电路要求，对引脚进行引脚分配。 （6）编程下载 完成全编译，进行器件下载编程。 资源模块 功能 引脚PIN] 备注 时钟信号 250~256KHZ 14 跳线J12 按键 复位 100 复位 4x4按键 按键输入 27~30 扫描线 33~36 数码管 A 67 数码管笔段A B 61 数码管笔段B C 55 数码管笔段C D 57 数码管笔段D E 58 数码管笔段E F 66 数码管笔段F G 54 数码管笔段G 74LS1