数电实验大作业2-实验十一 电子密码锁

 

实验要求..在下面这个链接里:

http://docs.google.com/fileview?id=0B_IAvxLi-MonMjhmMDM5OTgtNzgyMC00MTMwLWJiNGItMmUxODQ4MGY2ZmUz&hl=zh_CN

 

完整的实验报告:

1. 电子锁功能要求

l 2种工作模式,可以设置和校验密码

l 密码长度为8位,内容为数字1-9,分别对应9个微动开关

l 8个数码管实时显示当前输入的密码值

l 密码校验正确则点阵显示为绿色的”OK”,同时播放一种音乐

l 密码校验错误则点阵显示为红色的”NO”,同时播放另一种音乐

2. 需求分析与系统设计

l 密码有8位,且每位的内容为数字1-9

l 需要一个4位的寄存器来存储一个密码位的值,总共需要8个寄存器来存储一个密码.

l 再有一个比较模块来比较2个存储模块中存储的密码是否相同.

l 点阵与蜂鸣器根据比较结果来做出相应的输出

l 数码管实时显示当前存储器中的各位密码值

3. 各模块具体设计

1) 密码存储模块

Data[3..0]为一位密码的输入端口,由clk[8..1]中的有效位来控制将该位密码存入某个寄存器中,s1[3..0]~s8[3..0]为各位寄存器的状态输出端口,可用来获得各位密码的值.

在本系统中总共需要2个这样的寄存模块,一个用来存放设置的原密码,另一个用来存放用户验证时输入的密码.然后只要比较这两个寄存模块的值就可确定密码是否输入正确了.

2) 获得键盘值模块

根据9个针脚上连接的按键的响应情况来转码输出对应的密码值

3) 主要逻辑控制模块

• 根据拨码开关状态来控制设置或者校验密码这2种工作方式

• 将按键输入的各个密码值送到各自的存储器中存储

• 发出密码输入完毕开始校验的状态

4) 点阵显示模块

根据main的指令来控制点阵显示相应的内容.

5) 数码管显示模块

根据main指令选择不同的存储器,实时显示密码值到数码管上.

6) 音频播放模块

将验证的结果的正确与否使用不同的曲子来表示

若结果正确,播放一段升音阶的旋律

若不正确,播放一段降音阶的旋律

7) 其他模块

有了上述这6个主要的功能模块后,还需要配合一些基本的小模块来完成实验.比如需要一个按键消抖的模块来准确的获得按键值.需要一个七段数码管模块来输出显示信号.需要一个22位的计数器来进行分频等.

4. 系统顶层图

5. 实验中碰到的问题及解决方案

l 点阵与led的显示出现非预设的结果.原因是clk频率太高,由于人的视觉残留等原因造成错觉.降低了显示的刷新频率后解决

l 按键的消抖做的不好,还是有误按.逐步调试,慢慢降低了键盘检测的频率(等于是使键盘响应变迟钝)后解决.目前高速击键都可以被正常识别,没有错误现象了

6. 实验心得

这个实验应该是综合率比较高的了.把2种按键输入,点阵,数码管和蜂鸣器这3种输出以及存储器的读写功能都实现了.通过这个实验可以充分的学习并利用到所有的功能,感受到实验的乐趣.

7. 程序源码附录

 

SUBDESIGN keyin(keyin : input;keyout : output;clk : input;)variablesm:machine of bits(sb1,sb0)with states (s3=b"10",s2=b"11",s1=b"01",s0=b"00");beginsm.clk=clk;tablesm,keyin=> sm;s0,0 => s0;s1,0=> s0;s2,0=> s0;s3,0=> s0;s0,1=> s1;s1,1=> s2;s2,1=> s3;s3,1=> s3;end table;keyout=sb1&!sb0;end; 

 

SUBDESIGN getkey3(in1,in2,in3,in4,in5,in6,in7,in8,in9: input;sel : output;keyout[3..0] : output;)begindefaultskeyout[]=h"0";sel=b"0";end defaults;table in1,in2,in3,in4,in5,in6,in7,in8,in9=> keyout[3..0],sel;h"1",h"0",h"0",h"0",h"0",h"0",h"0",h"0",b"0" => b"0001",b"1";h"0",h"1",h"0",h"0",h"0",h"0",h"0",h"0",b"0" => b"0010",b"1";h"0",h"0",h"1",h"0",h"0",h"0",h"0",h"0",b"0" => b"0011",b"1";h"0",h"0",h"0",h"1",h"0",h"0",h"0",h"0",b"0" => b"0100",b"1";h"0",h"0",h"0",h"0",h"1",h"0",h"0",h"0",b"0" => b"0101",b"1";h"0",h"0",h"0",h"0",h"0",h"1",h"0",h"0",b"0" => b"0110",b"1";h"0",h"0",h"0",h"0",h"0",h"0",h"1",h"0",b"0" => b"0111",b"1";h"0",h"0",h"0",h"0",h"0",h"0",h"0",h"1",b"0" => b"1000",b"1"; h"0",h"0",h"0",h"0",h"0",h"0",h"0",h"0",b"1" => b"1001",b"1";end table;end; 

 

SUBDESIGN main(set: input;clk : input;sel : input;outclk[8..1]:output;outclkb[8..1]:output;en : output;)variablecount[3..0] : dff;begindefaultsoutclk[8..1]=h"0";outclkb[8..1]=h"0";end defaults;count[].clk=sel;if clk and sel thenif set thenoutclkb[8..1]=h"0";table count[] => outclk[8..1];h"1" => h"1";h"2" => h"2";h"3" => h"4";h"4" => h"8";h"5" => h"10";h"6" => h"20";h"7" => h"40";h"8" => h"80";end table;else outclk[8..1]=h"0";tablecount[] => outclkb[8..1];h"1" => h"1";h"2" => h"2";h"3" => h"4";h"4" => h"8";h"5" => h"10";h"6" => h"20";h"7" => h"40";h"8" => h"80";end table;end if;else outclk[8..1]=h"0";outclkb[8..1]=h"0";end if;if count[].q==8 then count[].d=1;else count[].d=count[].q+1;end if;if count[].q==8 then en=b"1";elseen=b"0";end if;end; 

 

SUBDESIGN save8dig(clk[8..1] : input;data[3..0] : input;s1[3..0]:output;s2[3..0]:output;s3[3..0]:output;s4[3..0]:output;s5[3..0]:output;s6[3..0]:output;s7[3..0]:output;s8[3..0]:output;)variables1[3..0]:dff;s2[3..0]:dff;s3[3..0]:dff;s4[3..0]:dff;s5[3..0]:dff;s6[3..0]:dff;s7[3..0]:dff;s8[3..0]:dff;begins1[].clk=clk[1];s2[].clk=clk[2];s3[].clk=clk[3];s4[].clk=clk[4];s5[].clk=clk[5];s6[].clk=clk[6];s7[].clk=clk[7];s8[].clk=clk[8];s1[].d=data[];s2[].d=data[];s3[].d=data[];s4[].d=data[];s5[].d=data[];s6[].d=data[];s7[].d=data[];s8[].d=data[];end; 

 

SUBDESIGN dotdisp(set : input;en : input;equ : input;clk[2..0] : input;row[8..1] : output;red[16..1] : output;green[16..1] : output;)beginif en thentableset,equ,clk[2..0] => row[8..1],red[16..1],green[16..1];b"0",b"1",h"0" => h"1",h"ffff",h"dbc3";b"0",b"1",h"1" => h"2",h"ffff",h"ebdb";b"0",b"1",h"2" => h"4",h"ffff",h"ebdb";b"0",b"1",h"3" => h"8",h"ffff",h"f3db";b"0",b"1",h"4" => h"10",h"ffff",h"f3db";b"0",b"1",h"5" => h"20",h"ffff",h"ebdb";b"0",b"1",h"6" => h"40",h"ffff",h"ebdb";b"0",b"1",h"7" => h"80",h"ffff",h"dbc3";b"1",b"0",h"0" => h"1",h"ffff",h"dbc3";b"1",b"0",h"1" => h"2",h"ffff",h"ebdb";b"1",b"0",h"2" => h"4",h"ffff",h"ebdb";b"1",b"0",h"3" => h"8",h"ffff",h"f3db";b"1",b"0",h"4" => h"10",h"ffff",h"f3db";b"1",b"0",h"5" => h"20",h"ffff",h"ebdb";b"1",b"0",h"6" => h"40",h"ffff",h"ebdb";b"1",b"0",h"7" => h"80",h"ffff",h"dbc3";b"0",b"0",h"0" => h"1",h"c3bf",h"ffff";b"0",b"0",h"1" => h"2",h"dbbd",h"ffff";b"0",b"0",h"2" => h"4",h"dbb9",h"ffff";b"0",b"0",h"3" => h"8",h"dbb5",h"ffff";b"0",b"0",h"4" => h"10",h"dbad",h"ffff";b"0",b"0",h"5" => h"20",h"db9d",h"ffff";b"0",b"0",h"6" => h"40",h"dbbd",h"ffff";b"0",b"0",h"7" => h"80",h"c3fd",h"ffff";end table;elserow[]=h"ff";red[]=h"ffff";green[]=h"ffff";end if;end; 

 

SUBDESIGN compare(en : input;in11[3..0] : input;in12[3..0] : input;in13[3..0] : input;in14[3..0] : input;in15[3..0] : input;in16[3..0] : input;in17[3..0] : input;in18[3..0] : input;in21[3..0] : input;in22[3..0] : input;in23[3..0] : input;in24[3..0] : input;in25[3..0] : input;in26[3..0] : input;in27[3..0] : input;in28[3..0] : input;equ : output;)beginif en and in11[]==in21[] and in12[]==in22[] and in13[]==in23[] and in14[]==in24[] and in15[]==in25[] and in16[]==in26[] and in17[]==in27[] and in18[]==in28[] thenequ=b"1";else equ=b"0";end if;end; 

 

SUBDESIGN saveselect(sel:input;in11[3..0] : input;in12[3..0] : input;in13[3..0] : input;in14[3..0] : input;in15[3..0] : input;in16[3..0] : input;in17[3..0] : input;in18[3..0] : input;in21[3..0] : input;in22[3..0] : input;in23[3..0] : input;in24[3..0] : input;in25[3..0] : input;in26[3..0] : input;in27[3..0] : input;in28[3..0] : input;out1[3..0] : output;out2[3..0] : output;out3[3..0] : output;out4[3..0] : output;out5[3..0] : output;out6[3..0] : output;out7[3..0] : output;out8[3..0] : output;)beginif !sel thenout1[]=in21[];out2[]=in22[];out3[]=in23[];out4[]=in24[];out5[]=in25[];out6[]=in26[];out7[]=in27[];out8[]=in28[];elseout1[]=in11[];out2[]=in12[];out3[]=in13[];out4[]=in14[];out5[]=in15[];out6[]=in16[];out7[]=in17[];out8[]=in18[];end if;end; 

 

SUBDESIGN digselect(clk[2..0]:input;in1[3..0]:input;in2[3..0]:input;in3[3..0]:input;in4[3..0]:input;in5[3..0]:input;in6[3..0]:input;in7[3..0]:input;in8[3..0]:input;digout[3..0]:output;outsel[8..1]:output;)beginif clk[]==b"000" thenoutsel[]=h"1";digout[]=in1[];elsif clk[]==b"001" thenoutsel[]=h"2";digout[]=in2[];elsif clk[]==b"010" thenoutsel[]=h"4";digout[]=in3[];elsif clk[]==b"011" thenoutsel[]=h"8";digout[]=in4[];elsif clk[]==b"100" thenoutsel[]=h"10";digout[]=in5[];elsif clk[]==b"101" thenoutsel[]=h"20";digout[]=in6[];elsif clk[]==b"110" thenoutsel[]=h"40";digout[]=in7[];else outsel[]=h"80";digout[]=in8[];end if;end; 

 

subdesign 7segment(i[3..0]: input;a,b,c,d,e,f,g: output;)begintablei[3..0]=>a,b,c,d,e,f,g;h"0" =>0,0,0,0,0,0,1;h"1" =>1,0,0,1,1,1,1;h"2" =>0,0,1,0,0,1,0;h"3" =>0,0,0,0,1,1,0;h"4" =>1,0,0,1,1,0,0;h"5" =>0,1,0,0,1,0,0;h"6" =>0,1,0,0,0,0,0;h"7" =>0,0,0,1,1,1,1;h"8" =>0,0,0,0,0,0,0;h"9" =>0,0,0,0,1,0,0;end table;end; 

 

SUBDESIGN player(set : input;clk : input;en : input;equ : input;alow,ahigh,al,blow,bhigh,clow,chigh,dlow,dhigh,elow,ehigh,flow,fhigh,glow,ghigh: input;spk : output;)variable count[3..0] : dff;begincount[].clk=clk;if count[].q==0 and en thencount[].d=1;end if;if count[].q==8 and en thencount[].d=8;end if;if count[].q==8 and !en thencount[].d=0;end if;if count[].q==1 and en thencount[].d=count[].q+1;if equ or set thenspk=ahigh;else spk=glow;end if;elsif count[].q==2 and en then count[].d=count[].q+1;if equ or set thenspk=bhigh;else spk=flow;end if;elsif count[].q==3 and en then count[].d=count[].q+1;if equ or set thenspk=chigh;else spk=elow;end if;elsif count[].q==4 and en thencount[].d=count[].q+1;if equ or set thenspk=dhigh;elsespk=dlow;end if;elsif count[].q==5 and en thencount[].d=count[].q+1;if equ or set thenspk=ehigh;else spk=clow;end if;elsif count[].q==6 and en thencount[].d=count[].q+1;if equ or set thenspk=fhigh;elsespk=blow;end if;elsif count[].q==7 and en thencount[].d=count[].q+1;if equ or set thenspk=ghigh;elsespk=alow;end if;else spk=gnd;end if;end; 

 

SUBDESIGN freqaa(clk : input;freqaa: output;)variablecount[20..0]:dff;begin defaultsfreqaa=gnd;end defaults;count[].clk=clk;if count[]==h"8e0" then freqaa=vcc;count[].d=h"0";else count[].d=count[].q+1;end if;end; 

 

SUBDESIGN freqbb(clk : input;freqbb: output;)variablecount[20..0]:dff;begin defaultsfreqbb=gnd;end defaults;count[].clk=clk;if count[]==h"1096" then freqbb=vcc;count[].d=h"0";else count[].d=count[].q+1;end if;end; 

 

SUBDESIGN freqcc(clk : input;freqcc: output;)variablecount[20..0]:dff;begin defaultsfreqcc=gnd;end defaults;count[].clk=clk;if count[]==h"fa9" then freqcc=vcc;count[].d=h"0";else count[].d=count[].q+1;end if;end; 

 

SUBDESIGN freqdd(clk : input;freqdd: output;)variablecount[20..0]:dff;begin defaultsfreqdd=gnd;end defaults;count[].clk=clk;if count[]==h"df1" then freqdd=vcc;count[].d=h"0";else count[].d=count[].q+1;end if;end; 

 

SUBDESIGN freqee(clk : input;freqee: output;)variablecount[20..0]:dff;begin defaultsfreqee=gnd;end defaults;count[].clk=clk;if count[]==h"bda" then freqee=vcc;count[].d=h"0";else count[].d=count[].q+1;end if;end; 

 

SUBDESIGN freqff(clk : input;freqff: output;)variablecount[20..0]:dff;begin defaultsfreqff=gnd;end defaults;count[].clk=clk;if count[]==h"b2f" then freqff=vcc;count[].d=h"0";else count[].d=count[].q+1;end if;end; 

 

SUBDESIGN freqgg(clk : input;freqgg: output;)variablecount[20..0]:dff;begin defaultsfreqgg=gnd;end defaults;count[].clk=clk;if count[]==h"9f7" then freqgg=vcc;count[].d=h"0";else count[].d=count[].q+1;end if;end; 

 

SUBDESIGN frediv(clk : input;freout : output;)variablecount:dff;begincount.clk=clk;if count.q==0 thencount.d=b"1";else count.d=b"0";end if;freout=count.q;end; 

 

-EOF-