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1、大 科 技2752010 年第 07期工 程 技 术程度，以及相应的符号体系，比例尺本身在GIS中意义倒是不大，混合使用时，同样是房屋，就需要区分为各种比例尺的房屋了。5结论GIS数据建库，依据数据制作和应用将基础数据大致为三级，第一级数据库为字化的直接成果位于最底层，基础。一级库中多重要素不定具有完善的标识，因此基于第一级数据库，构筑侧重于专题要素的第二。在中，为提取完整、连续一致的专题要素可能会对数据模型重新设计；在一、二级数据库的基础上可以根各种专题应用需要构筑三级库。随着GIS的易用性、集成性提高，大比例尺的GIS数据建库是尤显重要，为地形图数字化定义合理的据规范标准方案应当满足测绘制
2、图要求，并且尽量提高数据的可操作性减少后期加工的难度和工作量。在此基础上，再根据不同系统应用需求进行数据处理，使之符合GIS数据标准，实现GIS数据库数据模型的优化和规范。参考文献：1.GB1794.12000，数字测绘产品质量要求S2.标准化工程原则信息分类编码的基本原则和方法（GB70286）3.乌伦等，地理信息系统原理、方法和应用，北京：科学出版社，20014.吴秀芹等，ARCGIS9地理信息系统应用与实践，北京：清华大学出版社，2007基于EDA技术的电子密码锁设计吴兵陈浩田宏松新疆电子研究所有限公司新疆乌鲁木齐830049摘要：电子技术获得了飞速的发展，在其推动下现产品几乎渗透社会各
3、个领域有力地生里和会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。首先EDA技术在进入21世纪后，得到了很大的发展，其基本特征是采用高级语言描述，具有系统级仿真和综合能力。VHDL硬件描述语言是设计源文件可以采用类似与C语言的书写形式，并采用结构设计方法。随着人们生活水平提高密码锁作为家庭防盗卫士日趋重要它与普通机械相比有一些独特的优势，如：保密性强，防盗性能好，可以不用钥匙，只要记住密码即可开锁。本文以MAX+PLUSII作为软件平台，用VHDL硬件语言描述，并结合PLD可编程逻辑器件的综合EDA技术使得高可靠性、高保密性的电子锁的设计变得简单易行。关键
4、词：电子密码锁电子设计自动化VHDL硬件描述语言1引言随着社会物质财富的日益增长,安全防盗已成为全社会关注的问题。安全可靠、使用方便的电子密码锁越来受到人们青睐使用PLD可编程器件和VHDL语言,以Max +PlusII为工作平台设计的电子密码锁具有密码预置、误码锁死及开锁提示等功能。1.1 关于EDAEDA3技术就是以计算机为工具在EDA软件平台上，对以硬件描述语言HDL为系统逻辑描述手段，完成的设计文件自动完成逻辑编译、逻化简综合及优仿真，直至对特定目标芯片的适配 编译、逻辑映射和编程下载等工作。EDA的仿真测试技术只需要通过计算机就能对所设的电子系统从各种不同层次系统性能特点完成一列准确
5、的测试与仿真操作，大提高了规模系统电子设计的自动化程度。设计者的工作仅限于利用软件方式，即利用硬件描述语言(如VHDL)来完成对系统硬件功能的描述，在EDA工具的帮助下就可以得到最后的设计结果，这使得对整个硬件系统的设计和修改过程如同完成软件设计一样方便 、高效。1.2 EDA的优势（FPGACPLD与单片机）90年代以来，我国单片机的应用经历了一个辉煌的时代。在电子设计数字化的今天，单片机几乎应用到各个领域。但随着应用范围的推广，我们发现单片机并不是万能它本身还存在着一些缺陷，有甚至是难以解决的。下面从两个方来比较单片机和可编程器件FPGACPLD的优劣2： (1)单片机的学习效率较低 单片
6、机为适应实时处理的快速要求，它是直接面对硬件的，属较低级的，大多数都使用汇编语言对每个厂家生产单片机其编语言均不同，所以使用型号的单片机必须学会汇言。并且，编程还与硬件连接的方式有关。而FPGACPLD可使用标准硬件描述语言VHDL，只要学会一种语言，即可对所有型号的FPGACPLD编程，同时，VHDL是一种行为描述语言，它可以不了解系统的硬件结构而编程，远离打破了软之间屏障可做到几分钟设计出一个芯片，使学习和设计的效率大大提高。(2)单片机本身的速度相对FPGACPLD来显得太慢单片机是用指令排队形式来执行的，影响了速度提高特别是于速采样系统，单片机往往无法胜任。而FPGACPLD在实时处理
7、时均为并行工作，速度快。另外 ，单片机的各引脚功能均为确定，不像FPGACPLD那样可根据需要用软件改变各引脚的功能。如需要的话，也可在FPGACPLD中设计出一个或多个CPU，达到控制的目的。因此 ，FPGACPLD在EDA基础上的广泛应用，从某种意义上说，将是对单片机系统的一种背离。高速发展的FPGACPLD不但包括了单片机的所有能力，并兼串、行工作方式和高速高可靠性及宽口径适用性等多方面的特点。1.3 VHDL的简介VHDL5的英文全名是Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language,诞生于1982年。19
8、87年底，VHDL被IEEE和美国国防部确认为标准硬件描述语言。自IEEE公布了VHDL的标准版本，IEEE-1076（简称87版)之后，各EDA公司相继推出了自己的VHDL设计环境，或宣布自己的设计工具可以和VHDL接口。此后VHDL在电子设计领域得到了广泛的接受，并逐步取代了原有的非标准的硬件描述语言。1993年，IEEE对VHDL进行了修订，从更高的抽象层次和系统描述能力上扩展VHDL的内容，公布了新版本的VHDL，即IEEE标准的1076-1993版本，（简称93版）。现在，VHDL和Verilog作为IEEE的工业标准硬件描述语言，大 科 技2010 年第 07期276工 程 技 术
9、又得到众多EDA公司的支持，在电子工程领域，已成为事实上的通用硬件描述语言。HDL主要用于描述数字系统的结构、行为、功能和接口。除了含有许多具有硬件特征的语句外，VHDL的语言形式和描述风格与句法是十分类似于一般的计算机高级语言。VHDL的程序结构特点是将一项工程设计，或称实体（可以个元件电路模块或一个系统）分成外部（或称可是部分,及端口)和内部（或称不可视部分），既涉及实体的内功能和算法完成。在对一个设计实体定义了外部界面后，一旦其内开发完成他的就可以直接调用这个实体。种将设计分成内外部的概念是VHDL系统设计的基本特点，作为IEEE的工业标准硬件描述语言，在电子工程领域，已成为事实上的通用
10、硬件描述语言。2关于电子密码锁的整体设计2.1 系统设计要求设计一个具有较高安全性和较低成本的通用电子密码锁，其具体功能要求如下：(1) 数码输入：每按下一个数字键，就输入一个数值，并在显示器上的最右方显出该数值，同时将先前输入据依序左移一个数字位置。(2) 数码清除：按下此键可清除前面所有的输入值，清除成为“0000”。(3) 密码更改：按下此键时会将目前的数字设定成新的密码。(4) 激活电锁：按下此键可将密码锁上锁。(5) 解除电锁：按下此键会检查输入的密码是否正确，密码正确即开锁。2.2 电子密码锁的整体结构作为通用电子密码锁，主要由三个部分组成：数字密码输入电路、密码锁控制电路和密码锁
11、显示电路8。作为电子密码锁的输入电路，可供选择的方案有数字机械式键盘和触摸等多种。考虑到实现各项数字密码锁功能的具体要求，整个电子锁系统的总体组成框图如图2-1所示。图2-1电子密码锁的整体设计图2.3 电子密码锁各个部分功能及电路2.3.1 电子密码锁输入电路的设计图2-2是电子密码锁的输入电路框图8，由键盘扫描电路、弹跳消除电路、键盘译码电路、按键数据缓存器，加上外接的一个34矩阵式键盘组成。 图2-2密码锁的输入电路框图(1) 矩阵式键盘的工作原理矩阵式键盘是一种常见的输入装置，在日常的生活中，矩阵式键盘在计算机、电话、手机、微波炉等各式电子产品上已经被广泛应用。设计一个34矩阵式键盘的
12、面板配置，其中数字09作为密码数字输入按键，*作为“上锁”功能按键，#作为“解锁/清除”功能按键。(2) 时序产生电路本时序产生电路中使用了三种不同频率的工作脉冲波形：系统时钟脉冲(它是系统内部所有时钟脉冲的源头，且其频率最高)、弹跳消除取样信号、键盘扫描信号。(3) 键盘扫描电路扫描电路的作用是用来提供键盘扫描信号(表2-1中的KY3KY0)的，扫描信号变化的顺序依次为11101101101101111110.依序地周而复始。(4) 弹跳消除电路由于本设计中采用的矩阵式键盘是机械开关结构，因此在开关切换的瞬间会在接触点出现信号来回弹跳象，对于电子密码锁这种灵敏度较高的电路弹跳将很可能会造成误
13、动作输入，从而影响到密码锁操作的正确性。从图2-4中可以观察出弹跳现象产生的原因，虽然只是按下按键一次然后放掉，而实际产生的按信号却不止跳动经过取样信号的检查后，将会造成误判断以为键盘按了两次。如果调整抽样频率，可以发现弹跳现象获得了改善。 弹跳消除电路的实现原理如图2-6所示，先将键盘的输入信号D_IN做为电路的输入信号，CLK是电路的时钟脉冲信号，也就是取样信号，D_IN经过两级D触发器延时后再使用RS触发器处理。图2-6弹跳消除电路的实现原理图此处RS触发器的前端连接和非门的处理原则是：(1) 因为一般人的按键速度至多是10次/秒，亦即一次按键时间PRNCLRND QPRNCLRND Q
14、DFFVCC13D_INCLKD0DFF1011D18NOTNOT97AND26AND2D_OUTSRQQ大 科 技2772010 年第 07期工 程 技 术是100ms，所以按下的时间可估算为50ms。以取样信号CLK的周期为8ms计，则可以取样到6次。 (2) 对于不稳定的噪声，在4ms以下则至多抽样一次。(3) 在触发器之前，接上AND-NOT之后，SR的组态所示。 (4) 键盘译码电路上述键盘中的按键可分为数字按键和文字按键，每一个按键可能负责不同的功能，例如清除数码、退位、激活电锁、开锁等。 (5) 按键存储电路因为每次扫描会产生新的按键数据，可能会覆盖前面的数据，所以需要一个按键存
15、储电路将整盘扫描完毕后的结果记录下来。按键存储电路可以使用移位寄存器构成。2.3.2 密码锁控制电路的设计密码锁的控制电路是整个电路的控制中心，主要完成对数字按键输入和功能按键输入的响应控制。（1）数字按键输入的响应控制如果按下数字键，第一个数字会从显示器的最右端开始显示，此后每新按一个数字时显器上的必须左移格以便将新的数字显示出来；假如要更改输入，可以按倒退键清除前一个输入的数字，或者按键所有再重新输入四位数；由于这里设计的是一个电子密码锁，所以当输入的数字键超过四个时，电路不予理会而且再显示第以后的数字。(2) 功能按键输入的响应控制清除键：清除所有的输入数字，即做归零动作；激活电锁键：按
16、下此键时可将密码锁的门上锁。(上锁前必须预先设定一个四位的数字密码；解除电锁键：按下此会检查输入是否正确，若密码正确无误则开门。图2-7电子密码锁的三种工作模式及关系2.3.3 密码锁显示电路的设计密码锁显示电路的设计比较简单，这里直接采用四个4-7译码器来实现。 3基于EDA的电子密码锁的整体组装及设计源程序7将前面各个设计好的功能模块进行整合，可得到一个完整的电子密码锁系统的整体组装设计原理图，其图示见附录1所示。4基于EDA的电子密码锁系统的有关仿真4.1 键盘输入去抖电路的仿真图4-1为键盘输入去抖电路的仿真结果图，图中的输出信号QQ0，QQ1，D_OUT1，DD0，DD1是为便于仿真时观察中间结果而增加的观测点的输出，调试好后程序中的相应语句应注释掉。 4.2 密码锁输入电路的仿真图4-2为密码锁输入电路的仿真结果图，图中的输出信号CLK_SCAN，C_DEBOUNCE是为便于仿真时观察中间结果而增加的观测点的输出。4.3 密码锁控制电
