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基于VHDL的数字密码器的设计 基于VHDL的数字密码器的设计

格式:word 上传:2022-06-25 17:08:18

《基于VHDL的数字密码器的设计》修改意见稿

1、“.....数字密码器的功能描述如下所示密码器的工作时钟由外部晶振来提供,时钟频率为密码预先在内部设置,可以设置任意位密码,这里采用位十进制数字作为密码密码输入正确后,密码器将启动开启装置。这里密码器只接受前位密码输入,并以按键音提示,多余位数的密码输入将不起作用采用位段对输入的密码进行动态扫描显示允许密码输入的最大次数为三次,口令次数超过三次则进入死锁状态,并发出警报数字密码器扬声器外部时钟绿灯红灯图数字密码器的系统结构图报警后,内部人员可以通过按键使密码器回到初始等待状态开启装置开启后,操作人员可以通过按键使密码器回到初始等待状态密码器具有外接键盘,可以用来输入密码和操作指令内部按键不由外接键盘提供,需要放在外部人员不能进入的地方。数字密码器的内部结构及模块划分在数字电路设计中,自顶向下的设计方法的主要思想是对数字系统进行模块划分......”

2、“.....不同的模块用来完成数字系统中部分的具体功能。可见,划分模块是设计过程中个非常重要的步骤。在这步,必须花费定的时间,从而保证模块划分的最优化,这样可以大大减小后面程序编写的工作量。根据本次设计的数字密码器的功能描述,可以进步将它划分为如图所示的结构框控制器消抖同步电路消抖同步电路使能电路计数器计数器满编码器比较器位六选数据选择器数码管扫描模块数码管显示译码数码管选择信号图数字密码器的模块划分图指示电路模块绿灯红灯分频模块计数器密码次数达到次图。由图可知,整个数字密码器系统主要包括分频模块消抖同步模块使能电路模块密码预置模块编码模块比较模块计数器选择模块数码管显示译码模块指示电路模块数码管扫描模块误码模块和控制器模块部分。数字密码器的工作过程根据图所示的模块划分图,下面介绍下密码器的具体工作过程。首先,密码器通过外接键盘输入数字密码......”

3、“.....同时将输入的密码通过数码管扫描模块和数码管显示译码模块显示出来最后将比较的结果送到控制器模块中。本次设计中的密码是串行输入的,每次分别与个预置码比较。可见,个十进制的密码分别有个端口送入,因此需要使用个数据选择器来进行选择。这里,数据选择器是个位的六选数据选择器,它的两位选择信号是由个模的计数器来给出的,计数器的控制信号是由控制信号和时钟信号是由控制模块来提供的。外接键盘每送个密码数字,计数器的计数值加。如果计数器的数值计到时,那么表示个密码已经输入完毕。接下来计数器应向控制器发出反馈信号,这表示控制器已经可以进入到启动状态。计数器用来记录输入密码次数,当密码输入时,密码器将发出警报,并提示用户还可以输入密码的次数。当密码输入的达到次数三次时,计数器应向控制器反馈信号,密码器将进入死锁状态,并发出警报......”

4、“.....数字密码器的顶层设计密码器的顶层设计由各个子模块构成。其中各个模块是以元件的形式给出的,首先必须进行元件的说明,然后进行元件的例化调用就可以构成顶层模块。顶层设计的模块图如图所示。图顶层设计模块图顶层模块的输入输出由上图可以给出数字密码器的对外接口信号,即输入和输出信号。数字按键输入信号,用来进行密码的输入操作外部时钟信号,用来作为内部操作时钟和驱动蜂鸣器按键输入信号,用来设置密码器的准备操作状态按键输入信号,用来建立密码器的等待状态按键输入信号,用来恢复密码器的等待状态按键输入信号,用来设置密码器进入到启动状态绿灯指示驱动信号,驱动绿灯显示红灯指示驱动信号,驱动红灯显示蜂鸣器驱动信号,驱动报警蜂鸣器数码管显示译码输出。模块描述根据数字密码器的功能描述和模块划分,下面给出密码器输入电路和输出电路功能的具体描述。给密码器上电后按下键......”

5、“.....可以接收外部输入的密码数字这时用来指示密码器工作状态的指示灯和扬声器都处于不工作状态。通过按键输入位数字密码后按下键如果密码输入正确并且按键正确,这时密码器将启动开启装置,同时密码器的绿灯亮如果输入的密码,扬声器将发出警告,同时还将提示密码器还可以输入的次数。密码器允许密码输入的最大次数为三次,口令次数超过三次则进入死锁状态,并发出警报。密码器只接受前位密码输入,并以按键音提示,多余位数的密码输入将不起作用。密码器开启结束后,密码器将进入到下次开启等待状态。这时,输入电路中需要设置个按键,目的是使密码器重新进入到等待状态。密码器出于死锁状态时,按键和按键是不起任何作用的。在这种情况下,密码器必须由内部人员通过按键来对密码器进行重新设置,目的是使其重新回到等待状态。为了密码器的安全起见,按键需放在内部人员办公室或其他外部人员不能进入的地方。如果发现输入的位密码有......”

6、“.....因此,密码器需要含有个输入数字密码的显示电路,这里采用个段对输入的密码进行动态显示。设计本模块设计的程序为。在该程序中,其中密码器顶层设计的各个模块是以元件的形式给出的,必须进行元件的说明,然后才能进行元件的例化调用。另外,结构体的说明部分还定义了许多中间信号,它们的作用是用来在模块之间传递信息。这里,假设上述调用的元件存放在库的程序包中。数字密码器的底层设计前面描述了数字密码器的顶层设计和相应的程序,下面将介绍密码器系统中各个模块的具体实现和相应的程序。数字密码器划分为分频模块消抖同步模块使能电路模块密码预置模块编码模块比较模块计数器选择模块数码管显示译码模块指示电路模块数码管扫描模块误码模块和控制器模块个部分,顶层设计中各个模块是作为元件来引用的,因此这里需要将各个模块设计成独立设计实体的具体形式......”

7、“.....分频模块分频模块的输入输出图分频模块图分频模块的模块图如图所示,可以定义输入输出信号如下系统输入时钟,。分频输出时钟信号,分别为。模块描述在数字密码器中,它的外部时钟信号是由外部晶振来提供的,时钟频率为。对进行分频输出两路时钟和,其中作为按键检测消抖时钟和控制器模块时钟,而作为密码次数计数模块的时钟。时钟信号还作为蜂鸣器启动信号和显示扫描时钟信号。设为的分频,为。再将进行分频可以得到时钟,为。因此,分频模块可以采用分频和分频电路来构成,如图所示。设计由图可知,分频模块内部含有两个单元电路分频电路和分频电路。首先需要进行分频和分频这两个单元电路的设计,这两个单元电路的设计可以采用计数的方法来完成。而对于分频模块的设计,可以通过对两个单元电路元件的例化调用来实现。其中分频电路和分频电路的程序分别为,分频模块的程序为......”

8、“.....由图可以得到输入输出信号定义输入信号分别由操作指令得到由使能模块提供由分频模块输出的来提供输出信号由经过消抖后产生有经过消抖后产生。模块描述在数字密码器中,由按键方式产生的数字密码的产生时刻和持续长短是随机不定的,同时存在因开关簧片反弹而引起的电平抖动现象,因此必须添加消抖同步模块,目的是保证系统能捕捉到输入脉冲,同时保证每按键只形成个宽度为系统时钟周期的脉冲。设计在数字电路中,消抖同步电路的设计方案较多,本设计采用的是种应用较为广泛的消抖同步电路。如图所示。因为采用与非门构成的触发器使用底电平触发,因此按键输入的数字或者操作指令要设计成低电平有效。根据图可以看出消抖同步电路含有两个与非门个与门和两个触发器。所以首先必须进行触发器的设计,然后构成消抖同步电路的设计......”

9、“.....其中,触发器的程序为,消抖同步电路的程序为,消抖同步模块的程序为。使能电路模块使能电路模块的输入输出信号定义输出输入图图使能电路模块图使能电路模块的模块图如图所示,模块的输入输出信号定义如下输入信号由按键提供由控制器模块提供。输出信号当其为低电平时,表示对应的有信号输入。该输出用于提供给消抖同步模块。模块描述在数字密码器中,数字密码的按键输入信号是通过控制器模块给出的使能信号来进行控制的当使能信号有效高电平时,输入的信号有效否则输出为高电平。设计使能电路模块的程序为。密码预置输出模块输入输出定义信号定义图密码预置输出模块图密码预置输出模块的模块图如图所示,模块的输入输出信号定义如下输入信号由计数器选择模块提供。输出信号密码预置信号。模块描述该模块用来预置密码器的密码,用于与输入的数字密码进行比较操作。密码器的密码可以设置成任意位,这里设为位,为。它的输入有三个......”

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