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1、 CPLD/FPGA 设计及应用课程设计设计及应用课程设计课程设计报告课程设计报告题 目： 数字密码锁 院 （系）： 信息科学与工程学院 专业班级： xxxxxxxx 学生姓名： xxxxx 学 号： xxxxxxxxxx 指导教师： xxxx 20 16 年 4 月 11 日至 20 16 年 5 月 6 日武昌首义学院制武昌首义学院制2CPLD/FPGACPLD/FPGA 设计及应用设计及应用课程设计任务书课程设计任务书一、设计题目一、设计题目数字密码锁。数字密码锁。二、设计主要内容二、设计主要内容1.掌握睿智 FPGA 开发板的基本构造和功能，并能设计一些简单的功能。 2.学会用 VHD
2、L 语言来设计一些基本的逻辑模块。 3.了解时序逻辑的设计方式，并运用在密码锁的设计上。 4.精通数字编码，AD/DA 方式在程序中的运作方式。 5.状态机的使用，实现密码比对和储存读取功能。三、原始资料三、原始资料1.1. CPLD/FPGACPLD/FPGA 设计及应用设计及应用实验指导书实验指导书 -马玲；马玲；2.2. CPLD/FPGACPLD/FPGA 设计及应用设计及应用马玲，彭敏；马玲，彭敏；四、要求的设计成果四、要求的设计成果1.1. 熟练运用熟练运用 QuartusIIQuartusII 来设计逻辑时序的模块；来设计逻辑时序的模块；2.2. 熟悉设计一个成果的过程；熟悉设计
3、一个成果的过程；3.3. 更深一步的学习更深一步的学习 VHDLVHDL 语言；语言；4.4. 运用运用 FPGAFPGA 开发板设计数字密码锁，并具备消隐、设置密码和三次报错的功能。开发板设计数字密码锁，并具备消隐、设置密码和三次报错的功能。3五、进程安排五、进程安排第第 1 1 天：老师讲解课程设计目的、意义，布置课题任务，学生分组选题。天：老师讲解课程设计目的、意义，布置课题任务，学生分组选题。第第 2 2 天：学生根据所选课题自己下去通过网络或者其他途径寻找课题相关设计资料。天：学生根据所选课题自己下去通过网络或者其他途径寻找课题相关设计资料。第第 3-73-7 天：在实验室或者自己的
4、电脑上完成课题的程序以及相关的功能仿真通过。天：在实验室或者自己的电脑上完成课题的程序以及相关的功能仿真通过。第第 8 8 天：在实验室结合天：在实验室结合 EDAEDA 实验箱完成程序的调试以及功能的实现。实验箱完成程序的调试以及功能的实现。第第 9 9 天：通过老师的验收并回答老师的提问。天：通过老师的验收并回答老师的提问。第第 1010 天：下去完成课程设计报告。天：下去完成课程设计报告。六、主要参考资料六、主要参考资料1.1. CPLD/FPGACPLD/FPGA 设计及应用设计及应用实验指导书实验指导书 -马玲；马玲；2.2. CPLD/FPGACPLD/FPGA 设计及应用设计及应
5、用马玲，彭敏；马玲，彭敏；指导教师（签名）：指导教师（签名）：20162016 年年 4 4 月月 1010 日日4目目 录录1课程设计目的52课程设计题目描述和要求 53课程设计报告内容53.1 设计思路及原理 53.2 设计需要解决的问题 53.3 设计过程 64总结115.附录 121i5数字密码锁设计数字密码锁设计1. 课程设计目的课程设计目的设计一个四位十进制的密码锁。 跟深一步的理解 FPGA 的用途，精通相应的开发板。2.2. 课程设计题目描述和要求课程设计题目描述和要求a)：密码锁串行输入四位十进制数字口令 b)：输入口令全部正确即开锁 c)：口令输入最大次数 3 次，要求在完
6、全输入四位之后进行判断口令正确 与否；输入 3 次之后还不能开锁，进入锁死状态 d)有相应的显示功能 e)可以对输入的口令消隐 f)开锁后能再次上锁3.3. 课程设计报告的内容课程设计报告的内容1)1) 设计思路及原理设计思路及原理i.i.密码锁原理密码锁原理利用逻辑电路将外接输入的电信号转化为时序电路，经过内 部设定的规则，当输入的信号经过处理后的时序逻辑达到内 部设定的条件是开启某一种状态及时解锁状态，当没达到那 种条件时始终保持一种或多种状态。ii.ii.密码锁的设计要求密码锁的设计要求 设计密码锁的系统描述：数字密码锁在设定口令和开锁时要 求输入四位十进制数据，当输入状态开启时，输入正
7、确显示 一种状态，如果错误则显示错误次数加 1，累计 3 次锁死状态 并报警，如果不输入则一直保持原来状态；当检测到储存状 态时，输入密码并存储改变原有的储存密码；当检测到消隐 信号时，将不显示输入的数据。 2)2) 设计中需要解决的问题设计中需要解决的问题01. 时钟扫描读取输入的信号：过小，还没检测到就进入下次判断 或者多记一次，过大，响应过慢，加上消斗模块后容易引起 码间干扰不易读取信号 02. 密码读取：读入按键开关信号要将信号处理编码送入显示和密 码比较状态603. 密码比较：首先是要将存入的数字进行存储和逻辑排序，然后 将输入的数据进行一一比对，并进行计数，正确与否输出状 态信号
8、04. 显示模块：将输入模式、开锁状态、密码存储状态和锁死状态 等的显示状态显示的编码 05. 开发板引脚的配置等3)3) 设计过程设计过程 密码锁的系统描述密码锁的系统描述a) 输入输出端口定义： Sdin:输入十进制数信号按键（由于按键不够，将 09 数据以按 键按下次数来编译） Lock:上锁按键 Sec:解锁按键 Clr:确认按键 Set:密码存储按键 Crack:开锁状态按键 Clk:输入数字确定按键 Dout:送现输出信号端 Yn:选码信号b) 系统状态转换图错误累计次数=3解锁 错误次数pW_reg0pW_reg1pW_reg2pW_reg3pw_reg0pc_reg0pc_re
9、g1pc_reg2cr_cntALERTtagtagtagtagtagdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutNULL;end case;else if cnt=“010“ then encode doutdoutdoutdoutNULL;end case;else if cnt=“011“ then encodedoutdoutdout=“10111111“;end case;22else if cnt=“100“ then encode=“100“;if lock=0 then dout =“0
10、0000001“;else dout=“11111111“;end if;end if;end if;end if;end if; end if;end if;end process;process(sec)beginif secevent and sec=1 then c=not c;end if;end process;end bj;23课程设计成绩评定表课程设计成绩评定表项项 目目比例比例得得 分分平时成绩（百分制记分）平时成绩（百分制记分）30%业务考核成绩（百分制记分）业务考核成绩（百分制记分） 70%总评成绩（百分制记分）总评成绩（百分制记分）100%成成绩绩评评定定评定等级评定等级优优 良良 中中 及格及格 不及格不及格指导教师（签名）：指导教师（签名）：2020 年年 月月 日日
