VHDL电子密码锁毕业论文(电路图+原理图+程序+参考文献) 第2页
第一章 绪论
1-1 电子密码锁的综述
目前使用的电子密码锁大多是基于单片机进行设计的，针对基于单片机的电子密码锁的不足之处,介绍了一种基于FPGA的电子密码锁的设计方法.采用VHDL语言使用自顶而下的方法对系统进行了描述,并用一片FPGA芯片实现。设计充分利用了FPGA芯片密度大、功耗低、可重复编程和具有嵌入式阵列块的结构特点，从而大大简化了系统结构，降低了成本，提高了系统的保密性和可靠性，可高效率的对系统进行升级与改进[1]。
1-2电子密码锁的实现功能与方法
设计一个具有较高安全性和较低成本的通用电子密码锁，具体功能要求如下：
（1）数码输入（2）数码清除（3）密码更改（4）激活电锁（5）解除电锁
实现方法：（1）利用单片机进行设计（2）基于FPGA芯片设计
基于单片机设计的缺点：（1）其编码器与解码器的生成为软件方式（2）系统的可靠性差
基于FPGA芯片设计的优点：（1）用FPGA器件构造系统，所有的算法完全由硬件电路来实现，使得系统的可靠性大为提高。（2）FPGA具有现场可编程功能，当设计需要更改时，只需改FPGA中的控制电路和接口电路，利用EDA工具，将更新后的设计下载到FPGA中即可，无需更改外部电路的设计，大大提高了设计效率。（3）采用FPGA开发的系统，不仅具有很高的工作可靠性，而且升级也很方便[2]。
因此,本文采用先进的EDA技术，利用MAX+PLUSⅡ工作平台和VHDL语言进行仿真与设计。
1-3电子密码锁的意义
现在市场上主要是基于单片机技术的电子密码锁，但可靠性较差。FPGA即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、EPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物，是一种超大规模集成电路，具有对电路可重配置能力。通常FPGA都有着上万次的重写次数，也就是说现在的硬件设计和软件设计一样灵活、方便。相对于基于单片机技术的电子密码锁，用FPGA器件来构成系统，可靠性提高，并且由于FPGA具有的现场可编程功能，使得电子密码锁的更改与升级更为方便简单。
家用电子密码锁是一种通过密码输入来控制电路或是芯片工作，从而控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。它的种类很多，有简易的电路产品，也有基于芯片的性价比较高的产品。现在应用较广的电子密码锁是以芯片为核心，通过编程来实现的。其性能和安全性已大大超过了机械锁，特点如下：
保密性好,编码量多,远远大于弹子锁。随机开锁成功率几乎为零。
密码可变， 用户可以经常更改密码，防止密码被盗，同时也可以避免因人员 的更替
而使锁的密级下降。
误码输入保护，当输入密码多次错误时，报警系统自动启动。
电子密码锁操作简单易行，一学即会。
体积小、功耗低、价格便宜，文护和升级都十分方便。
通过本次设计掌握FPGA系统设计的方法，熟悉FPGA设计的相关软件，以及硬件描述语言的使用，了解电子密码锁的系统构成，利用FPGA实现电子密码锁的设计与实现，可以加深自己对所学专业的认识，关联知识，增强自己的动手能力，积累实践经验，为以后的工作打好基础。
第二章 课题研究的技术平台
2-1课题研究的背景
随着人们生活水平的提高和安全意识的加强，对安全的要求也就越来越高。锁自古以来就是把守护门的铁将军，人们对它要求甚高，既要安全可靠的防盗，又要使用方便，这也是制锁者长期以来研制的主题。随着电子技术的发展，各类电子产品应运而生，电子密码锁就是其中之一。据有关资料介绍，电子密码锁的研究从20世纪30年代就开始了，在一些特殊场所早就有所应用。这种锁是通过键盘输入一组密码完成开锁过程。研究这种锁的初衷，就是为提高锁的安全性。由于电子锁的密钥量极大，可以与机械锁配合使用，并且可以避免因钥匙被仿制而留下安全隐患[3]。电子锁只需记住一组密码，无需携带金属钥匙，免除了人们携带金属钥匙的烦恼，而被越来越多的人所欣赏。电子锁的种类繁多，例如数码锁，指纹锁，磁卡锁，IC卡锁，生物锁等。但较实用的还是按键式电子密码锁。
目前，在西方发达国家，电子密码锁技术相对先进，种类齐全，电子密码锁已被广泛应用于智能门禁系统中，通过多种更加安全，更加可靠的技术实现大门的管理。在我国电子锁整体水平尚处于国际上70年代左右，电子密码锁的成本还很高，市场上仍以按键电子锁为主，按键式和卡片钥匙式电子锁已引进国际先进水平，现国内有几个厂生产供应市场。但国内自行研制开发的电子锁，其市场结构尚未形成，应用还不广泛。国内的不少企业也引进了世界上先进的技术，发展前景非常可观。希望通过不断的努力，使电子密码锁在我国也能得到广泛应用。
2-2课题研究所需要的开发软件
2-2-1 EDA技术的介绍
EDA是电子设计自动化（Electronic Design Automation）的缩写,它是指以计算机为工作平台，并且融合了应用电子技术、计算机技术、智能化技术最新成果而研制成的电子CAD通用软件包，主要能辅助进行三方面的设计工作，即IC设计、电子电路设计和PCB设计。
20世纪90年代，国际上电子和计算机技术较先进的国家，一直在积极探索新的电子电路设计方法，并在设计方法、工具等方面进行了彻底的变革，取得了巨大成功。在电子技术设计领域，可编程逻辑器件（如CPLD、FPGA）的应用，已得到广泛的普及，这些器件为数字系统的设计带来了极大的灵活性。这些器件可以通过软件编程而对其硬件结构和工作方式进行重构，从而使得硬件的设计可以如同软件设计那样方便快捷。这一切极大地改变了传统的数字系统设计方法、设计过程和设计观念，促进了EDA技术的迅速发展。
2-2-2 VHDL语言特点和基本结构
VHDL语言即超高速集成电路硬件描述语言，它是一种用形式化方法描述数字电路和设计数字逻辑系统的语言，特别适合描述复杂的组合逻辑、组运算、状态机和真值表。与传统的门级设计方法相比，VHDL语言具有以下特点：
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