0 引言
隨著社會(huì)物質(zhì)財(cái)富的日益增長，安全防盜已成為全社會(huì)關(guān)注的問題。基于EDA" title="EDA">EDA技術(shù)設(shè)計(jì)的電子密碼鎖" title="密碼鎖">密碼鎖，以其價(jià)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(jì)載體，以硬件描述語言(VHDE)為主要表達(dá)方式，以QuartusⅡ開發(fā)軟件和GW48EDA開發(fā)系統(tǒng)為設(shè)計(jì)工具設(shè)計(jì)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(huì)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(shí)現(xiàn)的功能包括：
(1)數(shù)碼輸入：按下一個(gè)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(shí)將先前輸入的所有數(shù)字向左移動(dòng)一位。設(shè)計(jì)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(dāng)按下清除鍵時(shí)，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(jìn)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(dāng)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(jìn)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(shí)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(shí)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(shí)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(jìn)入鍵盤，其變化的順序?yàn)?110-1101-1011-0111-1110……周而復(fù)始。掃描信號 0111代表掃描的為*、0、#這一排按鍵，當(dāng)*這個(gè)按鍵被按下時(shí)，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(jì)中采用的矩陣式鍵盤是機(jī)械開關(guān)結(jié)構(gòu)，因此，在開關(guān)切換的瞬間，會(huì)在接觸點(diǎn)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(shí)的方法消除抖動(dòng)，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(shí)發(fā)生了變化，此時(shí)電路輸出一個(gè)時(shí)鐘周期的按鍵信號；否則當(dāng)作抖動(dòng)處理而不予理會(huì)，以此來消除抖動(dòng)。
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(gè)按鍵可負(fù)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(gè)按鍵的輸出形式，以便執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)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(huì)覆蓋前面的數(shù)據(jù)，所以需要一個(gè)按鍵存儲電路，以將整個(gè)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。
