0 引言

　　隨著社會物質(zhì)財富的日益增長,，安全防盜已成為全社會關(guān)注的問題,。基于EDA" title="EDA">EDA技術(shù)設(shè)計的電子密碼鎖" title="密碼鎖">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(guān)注,。而以現(xiàn)場可編程邏輯器件(FPGA)為設(shè)計載體，以硬件描述語言(VHDE)為主要表達方式,，以QuartusⅡ開發(fā)軟件和GW48EDA開發(fā)系統(tǒng)為設(shè)計工具設(shè)計的電子密碼鎖,，由于其能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)碼輸入、數(shù)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(xiàn)的功能包括：

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

　　(2)數(shù)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(shù)字,，再按#號就可以將輸入的數(shù)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(shù)碼,；如果輸入與系統(tǒng)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(jié)構(gòu)原理

　　2.1 電子密碼鎖的整體結(jié)構(gòu)

　　電子密碼鎖的整體結(jié)構(gòu)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(chǎn)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(chǎn)生電路用于產(chǎn)生電路中三種不同頻率的工作脈沖波形,，包括系統(tǒng)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(fù)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(shù)碼關(guān)系如表1所列,。

　　彈跳消除電路可避免誤操作發(fā)生。由于設(shè)計中采用的矩陣式鍵盤是機械開關(guān)結(jié)構(gòu),，因此,，在開關(guān)切換的瞬間，會在接觸點出現(xiàn)信號來回彈跳的現(xiàn)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(xù)兩次或超過兩次檢測到高電平信號,，說明按鍵狀態(tài)確實發(fā)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,。

　　對于鍵盤譯碼電路，由于圖2中的鍵盤按鍵分為數(shù)字按鍵和功能按鍵,，每一個按鍵可負責(zé)不同的功能,，而鍵盤所產(chǎn)生的輸出(也就是掃描回復(fù)信號)卻無法直接拿來用作密碼鎖控制電路的輸入，所以必須由鍵盤譯碼電路來規(guī)劃每個按鍵的輸出形式,，以便執(zhí)行相應(yīng)的動作,。

　　鍵盤存儲電路可將每次掃描產(chǎn)生的新按鍵數(shù)據(jù)存儲下來，因此新數(shù)據(jù)可能會覆蓋前面的數(shù)據(jù),，所以需要一個按鍵存儲電路,，以將整個鍵盤掃描完畢的結(jié)果記錄下來。

　　圖4所示是密碼鎖輸入模塊的仿真波形,，圖中,，數(shù)字鍵數(shù)據(jù)“0、1,、2,、3、4、5,、6,、7、8,、9”和功能鍵數(shù)據(jù)“0100,、0001”所得到的輸出不同，由此可證明密碼鎖輸入模塊的正確性,。