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eda设计电子密码锁

编程笔记 • • 阅读 18

目录 1，注意 2，可能遇到的问题 3，题目描述 4，实现前期准备 5，实现代码 6，引脚设置 7，部分验证 1，注意 该博客是根据自己的课设报告写的，所以大家不要抄袭，仅用作给大家提供实现思路以及一些经验，希望大家根据我写的东西，

目录

1，注意

2，可能遇到的问题

3，题目描述

4，实现前期准备

5，实现代码

6，引脚设置

7，部分验证

1，注意

该博客是根据自己的课设报告写的，所以大家不要抄袭，仅用作给大家提供实现思路以及一些经验，希望大家根据我写的东西，理解关键的代码，较为熟练的掌握VHDL语言的语法，规则以及流程，学会如何自己实现所有的功能；

2，可能遇到的问题

1，对于不会安装quartusII 9.0的同学可以参考前一篇博客：EDA课设(数字系统设计)--quartusII 9.0安装及altera usb-blaster驱动识别失败解决

2，如果大家不知道如何使用板载的led灯，8段数码管，clk信号，可以参考前一篇博客里面下载的资源，在目录：数字系统设计实验\实验，下的EDA-I便携式数字系统实验与设计平台说明书.pdf文件；

3，题目描述

完成一简易密码锁的设计，实现６位密码的设定与开锁。

1）使用６个按键进行密码输入，K0-K5,分别代表数字键0-5，用右边６个数码管显示；

2）密码初始值为555555；开锁方式：xxxxxx（x代表密码数字，位数等于6位）；上电后，初始显示：＂PP------＂；输入一个数字就在最右数码管显示，前面的数字均左移一个数码管。输入正确显示“--OPEN--”,输入错误显示“--EEEE--”。

3）设计一个重新输入按钮K6，在输入未全或者错误（没达到3次）时，恢复输入，按下后显示“PP------”

4）工作时钟1khz；连续3次输错密码则锁死，只有重启电路；连续2次错误点亮警报灯。

5) 用按键k7设置密码，设定方式：旧密码，输入两次，输入前显示为“OP------”，正确后提示输入新密码：“NP------”,连续输入2次。以上出错均显示“--EEEE--”，可按K7恢复设置，或者K6。

4，实现前期准备

根据题目的描述，我们可以将大体的设计分成两个主要部分，第一个部分是开锁，第二个部分是重置密码；

想明白自己要实现的功能之后，下面就是设计程序的流程了，因为VHDL内部绝大部分是并行执行的，但是我习惯了写顺序的代码，所以在编写程序时犯了许多的逻辑错误，比如对一些信号赋值时，本来想要的是一个一个改变，但是由于是并行执行，它总是全部一起赋值，导致数码管只能显示一样的内容，不能得到我想要的结果，后面我自己想了很久，也参考了一些别人的文章，经过自己的反复测试，发现状态的转换可以实现我想要的功能，所以我最后决定用类似状态转换的方式来实现我想要的效果，实现这个题目的要求并非几句话就可以说清楚的，过程是非常痛苦的，但是大家也不要因为一些困难就选择摆烂，应该要了解VHDL的结构，尽量理解书上的知识以及参考代码，达到能自己实现所有功能的目的，这应该也是课设的目的；

下面这个是我做这个题目的自己做思维导图，这个图是我实现密码锁所有之后才做的，算是后期的东西，放在这里主要是便于大家理解下面的代码，了解思路；

5，实现代码

library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_arith.all;
use ieee.std_logic_unsigned.all;
entity seg is
	port(
		clk : in std_logic;
		key0,key1,key2,key3,key4,key5,key6,key7 : in std_logic;
		led_warning : out std_logic_vector(7 downto 0);
		smg_led : out std_logic_vector(7 downto 0);--数码管8段led
		smg_code : out std_logic_vector(7 downto 0)--8个数码管
);
end entity seg;
architecture display of seg is
	type smg_led_array is array (7 downto 0) of std_logic_vector(7 downto 0);
	signal smg_leds : smg_led_array;
	signal smg_index : integer range 0 to 7 :=0;
	
	type smg_code_array is array (0 to 9) of std_logic_vector(7 downto 0);
	signal smg_codes : smg_code_array;				--存放字符
	
	signal password : std_logic_vector(17 downto 0);
	signal password_code:std_logic_vector(17 downto 0) :="101101101101101101";
	
	type smg_int_array is array (7 downto 0) of integer;
	signal smg_int : smg_int_array :=(7,7,6,6,6,6,6,6);	--存放字符对应的数字
	
	signal counter,count : std_logic_vector(1 downto 0) := "00";
	signal i : std_logic_vector(2 downto 0) := "000"; 
	signal state : std_logic_vector(3 downto 0) := "0000";
	signal k0,k1,k2,k3,k4,k5,k6,k7 :  std_logic;
	
begin
	smg_codes(0)<="00111111";--0					--字符对应的数字数组
	smg_codes(1)<="00000110";--1
	smg_codes(2)<="01011011";--2
	smg_codes(3)<="01001111";--3
	smg_codes(4)<="01100110";--4
	smg_codes(5)<="01101101";--5
	smg_codes(6)<="01000000";--'-'
	smg_codes(7)<="01110011";--'P'
	smg_codes(8)<="01111001";--'E'
	smg_codes(9)<="00110111";--'N'
	--动态扫描数码管的进程
	smg_saomiao:process(clk)
	begin
		if clk'event and clk='1' then 
			smg_led<=smg_leds(smg_index);--shu_ma_guan_shu_chu
			smg_code <= not(conv_std_logic_vector(2**smg_index,8));
			if smg_index=7 then smg_index<=0;
			else smg_index<=smg_index+1;
			end if;
		end if;
	end process;
	--数码管显示进程
	smg_show:process(clk)
	begin
		smg_leds(7) <= smg_codes(smg_int(7));
		smg_leds(6) <= smg_codes(smg_int(6));
		smg_leds(5) <= smg_codes(smg_int(5));
		smg_leds(4) <= smg_codes(smg_int(4));
		smg_leds(3) <= smg_codes(smg_int(3));
		smg_leds(2) <= smg_codes(smg_int(2));
		smg_leds(1) <= smg_codes(smg_int(1));
		smg_leds(0) <= smg_codes(smg_int(0));
	end process;
	--处理按键的进程
	handle_key:process(clk,state,key0,key1,key2,key3,key4,key5,key6,key7)
	variable int_temp : smg_int_array ;
	begin
		if clk'event and clk='1' then						--统一时钟信号		k0<=key0;k1<=key1;k2<=key2;k3<=key3;k4<=key4;k5<=key5;k6<=key6;k7<=key7;
			--state0:										--状态0：初始化
			if state="0000" then
			int_temp:=(7,7,6,6,6,6,6,6);
			state<="0001";								--进入状态1
			i<="000";
			password<="000000000000000000";
			end if;
			--state0										--状态0结束
			--state1:										--状态1：确定密码
			if state="0001" then
				if i="110" then
					i<="000";
					if password=password_code then 		--密码正确
						led_warning<="00000000";
						counter<="00";
						state<="0010";					--进入状态2
						int_temp:=(6,6,0,7,8,9,6,6);		--显示“--OPEN--”
					else --mi_ma_false;
						counter<=counter+"01";
						--password<="000000000000000000";
						if counter="01" then 
							led_warning<="11111111"; 	--报警
							state<="0010";				--进入状态2
							int_temp:=(6,6,8,8,8,8,6,6);	--显示“--EEEE--”
						elsif counter="10" then 			--密码错误三次
							state<="1000";				--进入死锁状态
							int_temp:=(8,8,8,8,8,8,8,8);	--显示“EEEEEEEE”
						else 
							led_warning<="00000000";
							state<="0010";				--进入状态2
							int_temp:=(6,6,8,8,8,8,6,6);	--显示“--EEEE--”
						end if;
					end if;
				else 
					--判断是哪个key
					if (k0='0')and(key0='1') then			--key0
						i<=i+"001";
						password(17 downto 3)<=password(14 downto 0);
						password(2 downto 0)<="000";
	int_temp:=(int_temp(6),int_temp(5),int_temp(4),int_temp(3),int_temp(2),int_temp(1),int_temp(0),0);
					end if;
					if (k1='0')and(key1='1') then 			--key1
						i<=i+"001";
						password(17 downto 3)<=password(14 downto 0);
						password(2 downto 0)<="001";
	int_temp:=(int_temp(6),int_temp(5),int_temp(4),int_temp(3),int_temp(2),int_temp(1),int_temp(0),1);
					end if;
					if (k2='0')and(key2='1')then			--key2
						i<=i+"001";
						password(17 downto 3)<=password(14 downto 0);
						password(2 downto 0)<="010";
	int_temp:=(int_temp(6),int_temp(5),int_temp(4),int_temp(3),int_temp(2),int_temp(1),int_temp(0),2);
					end if;
					if (k3='0')and(key3='1') then 			--key3
						i<=i+"001";
						password(17 downto 3)<=password(14 downto 0);
						password(2 downto 0)<="011";
	int_temp:=(int_temp(6),int_temp(5),int_temp(4),int_temp(3),int_temp(2),int_temp(1),int_temp(0),3);
					end if;
					if (k4='0')and(key4='1') then 			--key4
						i<=i+"001";
						password(17 downto 3)<=password(14 downto 0);
						password(2 downto 0)<="100";
	int_temp:=(int_temp(6),int_temp(5),int_temp(4),int_temp(3),int_temp(2),int_temp(1),int_temp(0),4);
					end if;
					if (k5='0')and(key5='1') then			--key5
						i<=i+"001";
						password(17 downto 3)<=password(14 downto 0);
						password(2 downto 0)<="101";
	int_temp:=(int_temp(6),int_temp(5),int_temp(4),int_temp(3),int_temp(2),int_temp(1),int_temp(0),5);
					end if;
					if (k6='0')and(key6='1') then 			--key6
						state<="0000";					--回到状态0
						counter<="00";					--计数器清0
					end if;
					if (k7='0')and(key7='1') then
						state<="0011";					--进入状态3
					end if;
				end if;
			end if;
			--state1										--判断按键状态结束
			--state2:		--恢复状态，按key6重新输入，按key7进入重置密码
			if state="0010" then 
				password<="000000000000000000";
				if (k6='0')and(key6='1') then
					state<="0000";						--回到状态0
				end if;
				if (k7='0')and(key7='1') then
					state<="0011";						--进入状态3
				end if;
			end if;
			--state2										--状态2结束		
			--state3:									--状态3：重置密码中间态
			if state="0011" then
				int_temp:=(0,7,6,6,6,6,6,6);				显示“OP-----”
				state<="0100";							--进入状态4
				i<="000";
				password<="000000000000000000";
			end if;
			--state3										--状态3结束
			--state4:										--状态4：确认旧密码
			if state="0100" then
				if i="110" then
					i<="000";
					count<=count+"01";
					if password=password_code then --mi_ma_true
						counter<=counter+"01";
						count<="00";
						led_warning<="00000000";
						if counter="01" then			--连续两次输入正确旧密码
							counter<="00";
							int_temp:=(9,7,6,6,6,6,6,6);	--显示“NP------”
							state<="0110";				--进入状态6
						else 
							state<="0011";			--正确一次，回到状态3
						end if;
					else 
						if count="01" then 				--连续两次错误
							state<="1000";				--进入死锁状态
							int_temp:=(8,8,8,8,8,8,8,8);	--显示“EEEEEEEE”
						else 
							led_warning<="11111111";	--报警
							state<="0101";		--输入错误旧密码，进入状态5
							int_temp:=(6,6,8,8,8,8,6,6);	--显示“--EEEE--”
							i<="000";
						end if;
					end if;
				else 
					--判断key
					if (k0='0')and(key0='1') then 			--key0
						i<=i+"001";
						password(17 downto 3)<=password(14 downto 0);
						password(2 downto 0)<="000";
	int_temp:=(int_temp(6),int_temp(5),int_temp(4),int_temp(3),int_temp(2),int_temp(1),int_temp(0),0);
					end if;
					if (k1='0')and(key1='1') then 			--key1
						i<=i+"001";
						password(17 downto 3)<=password(14 downto 0);
						password(2 downto 0)<="001";
	int_temp:=(int_temp(6),int_temp(5),int_temp(4),int_temp(3),int_temp(2),int_temp(1),int_temp(0),1);
					end if;
					if (k2='0')and(key2='1')then 			--key2
						i<=i+"001";
						password(17 downto 3)<=password(14 downto 0);
						password(2 downto 0)<="010";
	int_temp:=(int_temp(6),int_temp(5),int_temp(4),int_temp(3),int_temp(2),int_temp(1),int_temp(0),2);
					end if;
					if (k3='0')and(key3='1') then			--key3
						i<=i+"001";
						password(17 downto 3)<=password(14 downto 0);
						password(2 downto 0)<="011";		int_temp:=(int_temp(6),int_temp(5),int_temp(4),int_temp(3),int_temp(2),int_temp(1),int_temp(0),3);
					end if;
					if (k4='0')and(key4='1') then 			--key4
						i<=i+"001";
						password(17 downto 3)<=password(14 downto 0);
						password(2 downto 0)<="100";
	int_temp:=(int_temp(6),int_temp(5),int_temp(4),int_temp(3),int_temp(2),int_temp(1),int_temp(0),4);
					end if;
					if (k5='0')and(key5='1') then 			--key5
						i<=i+"001";
						password(17 downto 3)<=password(14 downto 0);
						password(2 downto 0)<="101";		int_temp:=(int_temp(6),int_temp(5),int_temp(4),int_temp(3),int_temp(2),int_temp(1),int_temp(0),5);
					end if;
				end if;
			end if;
			--state4										--状态4结束
			--state5:	--状态5：确认旧密码中间态，按key6或key7回到状态3
			if state="0101" then 
				if (k6='0')and(key6='1') then			
					state<="0011";						--回到状态3
				end if;
				if (k7='0')and(key7='1') then
					state<="0011";						--回到状态3
				end if;
			end if;
			--state5										--状态5结束
			--state6:								--状态6：设置新密码中间态
			if state = "0110" then 
				state<="0111";							--进入状态7
				i<="000";
			end if;
			--state6										--状态6结束
			--state7:										--状态7：设置新密码
			if state="0111" then 
				if i="110" then
					state<="0000";				--成功设置新密码，回到状态0
					int_temp:=(7,7,6,6,6,6,6,6);			--显示“PP--------”
				else
					--判断key
					if (k0='0')and(key0='1') then			--key0
						i<=i+"001";
					password_code(17 downto 3)<=password_code(14 downto 0);
						password_code(2 downto 0)<="000";
	int_temp:=(int_temp(6),int_temp(5),int_temp(4),int_temp(3),int_temp(2),int_temp(1),int_temp(0),0);
					end if;
					if (k1='0')and(key1='1') then 			--key1
						i<=i+"001";
					password_code(17 downto 3)<=password_code(14 downto 0);
						password_code(2 downto 0)<="001";
	int_temp:=(int_temp(6),int_temp(5),int_temp(4),int_temp(3),int_temp(2),int_temp(1),int_temp(0),1);
					end if;
					if (k2='0')and(key2='1')then 			--key2
						i<=i+"001";
					password_code(17 downto 3)<=password_code(14 downto 0);
						password_code(2 downto 0)<="010";
	int_temp:=(int_temp(6),int_temp(5),int_temp(4),int_temp(3),int_temp(2),int_temp(1),int_temp(0),2);
					end if;
					if (k3='0')and(key3='1') then 			--key3
						i<=i+"001";
					password_code(17 downto 3)<=password_code(14 downto 0);
						password_code(2 downto 0)<="011";
	int_temp:=(int_temp(6),int_temp(5),int_temp(4),int_temp(3),int_temp(2),int_temp(1),int_temp(0),3);
					end if;
					if (k4='0')and(key4='1') then 			--key4
						i<=i+"001";
					password_code(17 downto 3)<=password_code(14 downto 0);
						password_code(2 downto 0)<="100";
	int_temp:=(int_temp(6),int_temp(5),int_temp(4),int_temp(3),int_temp(2),int_temp(1),int_temp(0),4);
					end if;
					if (k5='0')and(key5='1') then 			--key5
						i<=i+"001";
					password_code(17 downto 3)<=password_code(14 downto 0);
						password_code(2 downto 0)<="101";
	int_temp:=(int_temp(6),int_temp(5),int_temp(4),int_temp(3),int_temp(2),int_temp(1),int_temp(0),5);
					end if;
				end if;
			end if;
			--state7										--状态7结束
		end if;
		--把中间结果赋值给数码管对应字符的数字数组
		smg_int<=int_temp;
	end process;
end architecture display;

6，引脚设置

根据题目要求，需要用到的板载资源有时钟信号clk：pin128（1khz）；8个数码管：pin135，pin133，pin132，pin131，pin130，pin121，pin120，pin119；数码管的8段led灯：pin144，pin143，pin142，pin141，pin140，pin138，pin137，pin136；8个按键：K7：pin43，K6：pin42，K5：pin41，K4：pin39，K3：pin38，K2：pin37，K1：pin36，K0：pin35；8个报警的led灯：pin95，pin92，pin91，pin90，pin89，pin88，pin87，pin86。 

7，部分验证

1，初始显示：

 2，打开锁：

3，重置密码：

 4，输入新密码：

知秋君
知秋君

知秋君

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