21世紀人類將全面進入信息化社會，對微電子信息技術和微電子基礎技術將不斷提出更高的發展要求，徽電子技術仍將繼續是21世紀若干年代中最為重要的和最有活力的高科技領域之一。而集成電路(IC)技術在微電予領域占有重要的地位。伴隨著IC技術的發展，電子設計自動化(Electronic Design Auromation，EDA)已經逐漸成為重要設計手段，其廣泛應用于模擬與數字電路系統等重要領域。
1 電子密碼鎖的硬件電路
如圖1所示，電子密碼鎖分為五個模塊：初始密碼鎖存模塊、輸入密碼鎖存模塊、密碼顯示模塊、比較模塊、計數模塊。具體模塊的功能敘述和VHDL語言的實現。
圖1 密碼鎖結構圖
2 初始密碼鎖存模塊
(1)初始密碼鎖存模塊的主要功能：實現初始設定密碼的鎖存。當RESET為低電平時，如果不處于報警狀態，可設置密碼；如果處于報警狀態，即當反饋信號上升沿到來時，禁止安鎖。當RESET為高電平時，這時鎖存器受控于SETUP按鈕，進入安鎖狀態。其模塊圖如圖2所示。
圖2 密碼鎖存模塊
(2)初始密碼鎖存模塊的輸入，輸出。
初始密碼鎖存模塊的輸入：
RESET：系統的復位信號。當需要復位系統時（一般在密碼鎖自動報警之后），只需使RESET變為高電平(RESET=‘1’)即可將整個系統復位，處于等待輸入密碼的狀態。
D[3..0]：設置的電子密碼鎖的4位二進制原始密碼，可以自由的更改的。
SETUP：初始密碼的鎖存，設置初始密碼（4位二進制數）后，再按SETUP鍵密碼有效，系統會自動鎖存該初始密碼。
FK：反饋信號。把輸入的錯誤密碼的次數反饋到初始密碼鎖存模塊中，當連續輸入4次錯誤密碼時，會使系統的自動報警功能工作，產生報警信號。
初始密碼鎖存模塊的輸出：
Q[3..0]：輸出設置的初始密碼，在后面的顯示電路中顯示，以及在比較電路中與輸入的開鎖密碼相比較。
(3)初始密碼鎖存模塊的VHDL語言設計
3 輸入密碼鎖存模塊
(1)輸入密碼鎖存模塊的功能：只要按下START按鈕，輸入的密碼就進入了輸入密碼鎖存器。
其模塊圖如圖3所示：
圖3 輸入密碼鎖存模塊
(2)輸入密碼鎖存模塊的輸入、輸出。
輸入密碼鎖存模塊的輸入：
A[3..0]：輸入我們認為的開鎖密碼。
START：輸入密碼鎖存鍵，按下START鍵，輸入的密碼就進入輸入密碼鎖存模塊了。
輸入密碼鎖存模塊的輸出：
DOUT[3..0]：輸出設置的我們認為是開鎖的密碼，在后面的顯示電路中顯示，以及在比較電路中與電子密碼鎖的初始密碼相比較。
(3)輸入密碼鎖存模塊的VHDL語言設計。
4 整體設計模塊
(1)整體沒計模塊的輸入。
RESET：系統的復位信號。當需要復位系統時(一般框密碼鎖自動報警之后)，只須使RESET變為高電平(RESET=‘1’)即可將整個系統復位，處于等待輸入密碼的狀態。
SETUP：初始密碼的鎖存。設置初始密碼（4位二進制數）后，再按SETUP鍵密碼有效，系統會自動鎖存該初始密碼。
D[3..0]：設置電子密碼鎖的4位二進制原始密碼，可以自由的更改的。
OP：輸入假定的開鎖密碼后，按下此鍵，系統進入開鎖狀態。
A[3..0]：輸入假定的開鎖密碼。
START：輸入密碼鎖存鍵，按下START鍵，輸入的密碼就進入輸入密碼鎖存模塊了。
(2)整體設計模塊的輸出。
SMG1：顯示原始密碼。
SMG2：顯示輸入密碼。
Adeng：顯示開鎖成功。
Bdeng：顯示開鎖失敗。
Cdeng：開鎖失敗的次數達到4次，顯示警報。
5 編譯，綜合
Altera公司的MAX+PLUSII開發環境，由于其目的是形成可下載到可編程邏輯器件(FPGA或CPLD)中的文件，因此，編譯、綜合過程是一起的。邏輯綜合就是將較高抽象層次的描述自動轉換到較低抽象層次描述的一種方法。編譯的最終目的是為了生成可以進行仿真、定時分析及下載到可編程邏輯器件的相關文件，如*enf，*rpt，*snf，*pof等。
6 系統VHDL描述波形仿真
6.1 初始密碼鎖存模塊YMM的功能仿真
(1)當RESET為低電平時，如果不處于報警狀態，可設置密碼；如果處于報警狀態，即當反饋信號fk上升沿到來時，禁止安鎖。
仿真波形如圖4所示：
圖4 仿真圖一
(2)當RESET為高電平時，這時鎖存器受控于SETUP按鈕（低電平有效），進入安鎖狀態。仿真波形如圖5所示。
圖5 仿真圖二
6.2 輸入密碼鎖存模塊XMM的功能仿真
只要按下START按鈕（低電平有效），輸入的密碼就進入了輸入密碼鎖存器。
當starC=‘0’時，鎖存器才有輸出。仿真波形如圖6所示。
圖6 仿真圖三
6.3 頂層文件的功能仿真
當START=‘0’，OP=‘0’，SETUP=‘0’，輸入的密碼錯誤時，bjs=‘1’，kms=‘0’；輸入的密碼正確時，bjs=‘0’，kms=‘1’，當連續輸入四次錯誤的密碼時，jbs=‘1’，RESET是jbs的清零信號。仿真波形如圖7所示。
圖7 仿真圖四
7 結語
設計了基于VHDL語言的電子密碼鎖的五個模塊：初始密碼鎖存模塊、輸入密碼鎖存模塊、密碼顯示模塊、比較模塊和計數模塊。每個模塊都通過了功能仿真，并下載到FPGA芯片中，仿真和測試的結果表明每個模塊均完成了其邏輯功能。
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本文標題：基于VHDL的電子密碼鎖設計
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