作者：造就狂野青春

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一、總體設(shè)計(jì)

1.概述

    本文基于明德?lián)P至簡設(shè)計(jì)法和明德?lián)P設(shè)計(jì)規(guī)范，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于FPGA的數(shù)字密碼鎖，實(shí)現(xiàn)了在撥碼開關(guān)條件下，按鍵設(shè)置密碼、按鍵輸入解鎖密碼，密碼正確時(shí)正確指示燈亮、密碼錯(cuò)誤時(shí)或者默認(rèn)狀態(tài)錯(cuò)誤指示燈亮，密碼正確時(shí)一位數(shù)碼管顯示1，其他情況顯示0。本案例的擴(kuò)展和應(yīng)用在現(xiàn)實(shí)生活中具有重大意義。在本案例的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)用了至簡設(shè)計(jì)法、計(jì)數(shù)器模板應(yīng)用等，在經(jīng)過逐步改進(jìn)、調(diào)試等一系列工作之后，最終達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)。

2. 設(shè)計(jì)目標(biāo)

1） 實(shí)現(xiàn)8位數(shù)字密碼鎖功能

2） 按鍵1、2設(shè)置密碼，按鍵1有效時(shí)設(shè)置一位密碼0，按鍵2有效時(shí)設(shè)置一位密碼1，按下8次后密碼設(shè)置完成

3） 按鍵3、4輸入密碼，按鍵3有效時(shí)輸入一位密碼0，按鍵2有效時(shí)輸入一位密碼1，按下8次后密碼輸入完成

4） 比較設(shè)置的密碼和輸入的密碼是否相同，正確時(shí)正確指示燈亮，數(shù)碼管顯示1，否則錯(cuò)誤指示燈亮，數(shù)碼管顯示0；

3. 模塊功能

1) 密碼模塊實(shí)現(xiàn)功能：

    SW1有效時(shí)按鍵1、2設(shè)置密碼，按鍵1有效時(shí)設(shè)置一位密碼0，按鍵2有效時(shí)設(shè)置一位密碼1，按下8次后密碼設(shè)置完成

    SW2有效時(shí)按鍵3、4輸入密碼，按鍵3有效時(shí)輸入一位密碼0，按鍵2有效時(shí)輸入一位密碼1，按下8次后密碼輸入完成

2) 數(shù)碼管顯示模塊實(shí)現(xiàn)功能

   密碼正確時(shí)數(shù)碼管顯示1，否則顯示0；

3) led模塊實(shí)現(xiàn)功能：

   密碼正確時(shí)led_y指示燈亮，否則led_n指示燈亮；

4) 按鍵模塊實(shí)現(xiàn)功能

    將外來異步信號(hào)打兩拍處理，將異步信號(hào)同步化；

   實(shí)現(xiàn)20ms按鍵消抖功能，并輸出有效按鍵信號(hào)；

4. 信號(hào)定義

1）頂層模塊Lock_Top.v

2)密碼模塊password.v

3）數(shù)碼管顯示模塊sel_disp.v

4)led模塊led_flag.v

5)按鍵模塊key_module.v

5.密碼模塊核心代碼

     SW1有效時(shí)按鍵1、2設(shè)置密碼，按鍵1有效時(shí)設(shè)置一位密碼0，按鍵2有效時(shí)設(shè)置一位密碼1，按下8次后密碼設(shè)置完成

     SW2有效時(shí)按鍵3、4輸入密碼，按鍵3有效時(shí)輸入一位密碼0，按鍵2有效時(shí)輸入一位密碼1，按下8次后密碼輸入完成

6.數(shù)碼管顯示

      參數(shù)化設(shè)置顯示0~F對應(yīng)的8位數(shù)

      對比設(shè)置的密碼和輸入的密碼是否一致，密碼正確時(shí)數(shù)碼管顯示1，否則顯示0；

7.led指示燈模塊

    密碼正確時(shí)led_y指示燈亮，否則led_n指示燈亮；

8.按鍵消抖代碼

        利用明德?lián)P的按鍵消抖模塊，每20ms掃描一次按鍵輸入key_in,可以達(dá)到消抖的目的，再用寄存器緩存一下，按鍵為低電平有效，所以檢測當(dāng)檢測到按鍵有下降沿變化時(shí)，代表該按鍵被按下，按鍵有效，輸出1；

9、Modelsim仿真驗(yàn)證

     編寫測試文件，添加激勵(lì)，這里避免長時(shí)間仿真，需將消抖時(shí)間縮小

按鍵2按下時(shí)設(shè)置了一位密碼1，再按鍵時(shí)設(shè)置了兩位密碼1；

按鍵4按下時(shí)輸入了一位密碼1，再按鍵時(shí)輸入了兩位密碼1；

設(shè)置的密碼和輸入的密碼是否相同，正確時(shí)正確指示燈亮，數(shù)碼管顯示1，否則錯(cuò)誤指示燈亮，數(shù)碼管顯示0；從仿真圖可以看出符合功能要求。

1） 可以結(jié)合開發(fā)板外設(shè)和實(shí)際情況，改變設(shè)置和輸入密碼的方式、位數(shù)，以及密碼正確與否的反應(yīng)，如蜂鳴器報(bào)警等等。

      對于初學(xué)者而言，流水燈太簡單，復(fù)雜項(xiàng)目又太難，不如嘗試一下這些相對簡單而又酷炫的案例，并一步步拓展成大項(xiàng)目。趕緊動(dòng)手嘗試吧。