基于FPGA的四位电子密码锁设计与实现--专业综合实训报告.doc
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1、基于FPGA的四位电子密码锁设计与实现摘要:针对于传统密码锁安全性能低及可靠性差等问题,立足于芯片中数据存储的保密性,运用EDA技术自顶向下的设计方法,提出了基于FPGA的四位电子密码锁的设计与实现方法,所设计的四位电子密码锁具有解锁、密码修改、报警提示及液晶显示功能。设计分析与仿真结果表明,基于FPGA所设计的四位电子密码锁保密性更高、灵活性更好,使得数据存储的整体可靠性增强,为提高数据的保密性提供了新的解决方案.关键词:密码锁;FPGA;保密性;EDA技术;Design and Implementation of 4Bit Electronic Cipher Lock Based on F
2、PGAWANG GuoqiangLI ShangfuWANG FeiXIE LiliWANG QinSUN BaiSchool of Electronic Engineering,Heilongjiang University;Abstract:Traditional lock faces safety problem of low performance and poor reliability. Based on the data stored in the chip of confidentiality,and using EDA technology top-down design a
3、pproach,we proposed the design and implementation of a 4-bit FPGA-based electronic lock,which provides unlock,passwordchange,alarm and LCD functions。Design analysis and simulation results show that the designed FPGAbased electronic lock provides better confidentiality,flexibility and reliability for
4、 data storage。This approach provides a novel solution for improving data confidentiality。Keyword:Coded lock;FPGA;Confidentiality;EDA technology;0 引言随着时代的发展,人们生活水平逐步提高,同时安全意识也日益增强,如何实现家庭防盗这一问题就尤其突出。传统的机械锁由于其构造简单,锁芯直接外露,导致被撬的事情比比皆是。因此,随着电子技术工业的发展,数字电子技术已经深入到人们的日常生活中,层出不穷的电子产品也向着高端方向发展,电子密码锁也就应运而生,在生活安
5、全领域,具有防盗、报警功能的电子密码锁完全打破了机械密码锁的密码量少和安全性差的缺点1.电子密码锁的复杂性,需要设计专门的电子电路和技术,许多相关研究机构和组织的科研人员进行了大量研究。目前该领域的研究主要集中在如何使电子密码锁体积缩小、可靠性提高、成本降低、续航能力增强以及应用范围提升等方面,所以设计一款安全、可靠和廉价的电子锁有着重大的意义2.1 电子密码锁的系统框图本设计系统由主控芯片(FPGA)、显示电路、报警电路和开/关门电路组成,而主控芯片又可分为按键处理部分、控制部分和译码显示部分。系统原理图如图1所示。图1 系统原理图下载原图2 设计原理及流程设计采用传统的硬件电路设计方法来设
6、计系统的硬件.基于FPGA电子密码锁3,将开锁电路、执行电路、报警电路4和键盘输入次数锁定电路等完整地集成在一个电路板;包括输入电路模块、密码识别电路模块、密码错误报警模块和显示模块。通过键盘输入密码,用FPGA作为中控芯片,配以硬件的电路,接收代码,跟存储中的密码进行比对,如果密码正确则驱动电磁执行器进行开锁5,密码不正确,允许再次输入密码,若连续3次输入错误,则通过通信线路引导智能报警系统进行报警。其中,中控芯片又可分为按键处理部分、控制部分和译码显示部分6,用电磁继电器代替传统的机械式密码锁,用数码管显示输入的数字,由于采用的是可编程逻辑器件FPGA,使得系统有相当大的灵活性,随时可以进
7、行硬件升级、扩展。而且系统设计完善以后还可以将主控的FPGA固化成一片ASIC78,那么这块ASIC就可以作为专用的数字密码锁芯片。该电子密码锁通过各个模块间的相互配合,利用密码识别模块检验其准确性,根据准确性来激发报警模块。最终将会显示其是否成功,然后执行解开锁功能来完成既定的安全任务。3 四位电子密码锁的设计与实现3.1 输入电路模块本密码锁采用四位二进制编码作为密码进行输入,输入电路模块即借助DE2开发板这个平台,利用四个去抖按键键入密码,一个拨动开关作为复位键。由于按键上面没有确切的数字,本设计通过程序设定:K0、K1、K2和K3分别对应二进制数字0、1.所以密码共有2=16种组合方式
8、,相对比较繁琐,不易破解.输入电路模块作为人机交互的模块,其作用就是传递人与机器间的信息,即通过对按键的识别进行采集,并传递给中控芯片.3.2 密码识别电路模块密码识别电路模块是接收中控芯片传递给它的密码信息进行识别。首先通过对程序编程预置初始密码,然后随着中控芯片收到输入电路模块的密码信息后9,发送命令给密码识别电路模块,让与预置的初始密码进行比对,不论正确与否,该模块都会将比对后的信息反馈回中控芯片。3。3 密码错误报警模块当中控芯片收到密码识别电路模块反馈的信息后,判断该密码是否正确;如若错误,中控芯片则会发送信息给密码错误报警模块,该模块会触发导致响铃报警,并使报警灯LED D0灯熄灭
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