数字式电子密码锁开题报告

基于VHDL的数字式电子密码锁研究

一、选题依据

1、研究意义：

随着人们生活水平的提高，如何实现家庭防盗这一问题也变的尤其的突出，传统的机械锁由于其构造的简单，被撬的事件屡见不鲜。电子密码锁是由电子电路控制锁体的新型锁具，它采用触摸键盘方式输入开锁密码，操作方便。触摸式电子锁的输入部分采用触摸开关（键盘输入），其优势在于传统的机械开关之出在于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，无活动零件，不会磨损，寿命长等受到了广大用户的亲呢。出于安全、方便等方面的需要许多电子密码锁已相继问世。但这类产品的特点是针对特定有效卡、指纹或声音有效，且不能实现远程控制，只能适用于保密要求高且供个人使用的箱、柜、房间等。而且卡片式IC卡还有易丢失等特点，加上其成本一般较高，一定程度上限制了这类产品的普及和推广。

在科学技术不断发展的今天，电子密码防盗锁作为防盗卫士的作用也日趋重要。

现存的密码锁大多是基于数字电路设计的，这种密码锁设计思路简单、易于实现，但是过多的原器件的组合给推广和流行带来了不便。根据这种情况研究出来一种功能强大、易于推广的密码锁已经迫在眉睫。现在广为流行的VHDL语言，描述能力强、覆盖面广、抽象能力强，所以采用VHDL建立硬件模型可以解决原器件过多而导致设计复杂的问题。

用VHDL可以快速灵活地设计出符合各种要求的数字密码锁，而且操作简单，稍加修改就可以改变密码的位数，增强其安全性，且很容易做成ASIC芯片，使设计过程达到高度自动化，并能够在设计完成后在MAX+PLUS II 环境下进行电路的模拟仿真。

本次设计为开发出一种具有体积小，功耗低，操作简单易于修改和维护，具有良好的应用前景的密码锁

2、研究现状。

1、目前的研究现状及发展趋势

20 世纪80年代后，随着电子锁专用集成电路的出现，电子锁的体积缩小，可靠性提高，成本较高，是适合使用在安全性要求较高的场合，且需要有电源提供能量，使用还局限在一定范围，难以普及，所以对它的研究一直没有明显进展。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。目前使用的电子密码锁大部分是基于单片机技术，以单片机为主要器件，其编码器与解码器的生成为软件方式。在实际应用中，由于程序容易跑飞，系统的可靠性能较差。基于现场可编程逻辑门阵列FPGA 器件的电子密码锁，用FPGA 器件构造系统，所有算法完全由硬件电路来实现，使得系统的工作可靠性大为提高。由于硬件描述语言VHDL能够把复杂的电路设计用形象化的语言描述成功，可以描述硬件电路的功能、信号连接关系以及定时关系，它比电路原理图更能有效的表示电路的特征。

凭借硬件描述语言编程来表示逻辑器件及系统硬件的功能和行为，是自顶向下设计方法的一个重要特征。这种方法必须基于功能强大的EDA工具软件，集系统描述、行为描述和结构描述功能为一体的硬件描述语言，还有先进的ASIC制造工艺和FPGA开发技术。当今，“自顶向下”的设计方法已经成为现代数字电子系统的首选设计方法，是ASIC和FPGA开发的主要设计手段。

“自顶向下”的设计使用功能分割的方法，从顶向下逐次将设计内容进行分块和细化。在设计过程中采用层次化和模块化方式，使系统变得简洁和方便。其是一种逐步求精的设计程序的过程和方法。对要完成的任务进行分解，首先对最高层次中的问题进行定义、设计、编程和测试，而将其中未解决的问题作为一个子任务放到下一层次中去解决。这样来逐层、逐个地进行定义、设计、编程和测试，直到所有层次上的问题均由实用程序来解决完毕，就能设计出具有层次结构的程序。按自顶向下的方法设计时，设计师首先对所设计的系统要有一个全面的理解和把握。然后从顶层开始，连续地逐层向下分解，起到系统的所有模块都小到便于掌握为止，这样有事半功倍的效果。

3、主要参考文献

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[2]高倩,谢海良. 基于Max+PlusⅡ和VHDL的电子密码锁设计[J]. 现代电子

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[4] 陈华丽,何颜平. 基于VHDL的数字密码锁设计[J]. 国外电子测量技

术,2008,(04):27-30.

[5] 韩团军. 基于VHDL的电子密码锁设计[J]. 科技广

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[6]王静. 基于VHDL的电子密码锁设计[J]. 安防科技,2010,(03):16-18.

[7]徐大诏. 基于VHDL语言有限状态机的电子密码锁设计[J]. 信息通

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[8]王道宪· CPLD/ FPGA 可编程逻辑器件应用与开发 [M]北京:国防工业出版

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[9]刘钰,张有志. 一种用VHDL语言设计的数字密码锁[J]. 信息技术与信息

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二、研究方案

1、主要研究内容：使用可编程器件和VHDL语言设计的电子密码锁具

有密码预置，误码锁死及密码更改，激活电锁，解除电锁及音乐演奏的功能。

这种设计不仅简化了系统结构，降低了成本，更提高了系统的可靠和保密性。

采用可编程逻辑器件开发的数字系统，可以方便地升级和改进

2、研究方法：作为一个电子密码锁，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显示电路。作为电子密码锁输入电路，可选择数字机械式键盘和触摸式数字键盘等多种。虽然机械式键盘存在一些机械产生的如弹跳消除问题和接触问题等，但是它的可靠性比较高，电路简单，成本低等优点，因此本设计采用通用数字机械键盘作为输入设备

3、研究进度安排

2016.12.19-2016.01.05收集资料，完成开题报告

2016.02.13-2016.04.13论文设计、撰写论文

4.30前修改论文定稿答辩

三、写作提纲

第一章：绪论

1.1研究的背景和意义

1.2目前的研究现状及发展趋势

第二章：数字式电子密码锁的基本原理

2.1 实现的功能

2.2 电路原理图

第三章：基于VHDL的数字式电子密码锁实现

3.1系统结构框图及模块讲解

3.2 电路VHDL语言描述

3.3 仿真及编程下载配置第四章：总结与展望