VHDL电子密码锁毕业论文(电路图+原理图+程序+参考文献) 第3页

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与其他的硬件描述语言相比,VHDL具有更强的行为描述能力,从而决定了他成为系
统设计领域最佳的硬件描述语言。强大的行为与描述能力是避开具体器件结构,从逻辑行为上描述和设计大规模电子系统的保证。就目前流行的EDA工具VHDL综合器而言,将基于抽象的行为描述风格的VHDL程序综合成为具体的FPGA和CPLD等目标器件的网表文件已经不成问题,只是在综合与优化效率上略有差异。
VHDL具有丰富的仿真语句和库函数,使得在任何大系统的设计早期,就能查验设计系统的功能可行性,随时可对系统进行仿真模拟,使设计者对整个工程的结构和功能可行性做出判断
VHDL语句的行为描述能力和程序结构,决定了它具有支持大规模设计的分解和已有设计的再利用功能。符合市场需求的大规模系统高效、高速的完成必须有多人甚至多个开发组共同并行工作才能实现,VHDL中设计实体的概念、程序包的概念、设计库的概念为设计的分解和并行工作提供了有利的支持。
用VHDL完成一个确定的设计,可以利用EDA工具进行逻辑综合和优化,并自动把VHDL描述设计转变为门级网表。这种方式突破了门级设计的瓶颈,极大的减少了电路设计的时间和可能发生的错误,降低了开发成本。利用EDA工具的逻辑优化功能,可以自动的把一个综合后的设计变成一个更小的、更高速的电路系统。反过来,设计者还可以容易地从综合和优化的电路获得设计信息,返回去更新、修改VHDL的设计描述,使之更加完善。
VHDL对设计的描述具有相对独立性。设计者可以不懂硬件的结构,也不必管最终的设计的目标器件是什么,而进行独立的设计。正因为VHDL的硬件描述与具体的工艺技术和硬件结构无关,所以VHDL设计程序的硬件实现目标器件有广阔的选择范围,其中包括各种系列的CPLD、FPGA及各种门阵列器件。
由于VHDL具有类属描述语句和子程序调用等功能,对于完成的设计,在不改变源程序的条件下,只需改变类属参量或函数,就能轻易地改变设计规模和结构。
    设计层次高,用于较复杂的运算时能尽快发现问题,缩短产品上市时间,从而成本降低;与工艺无关,独立实现,修改方便,系统描述能力强;可读性好,有利于交流,适合文档保存;VHDL标准、规范并且可移植性强:VHDL类型多且支持用户自定义类型,也支持自顶向下的设计方法和多种电路设计[4]。
VHDL语言程序设计的基本语法结构如图2-1所示:
图2-1VHDL语言程序设计的基本语法结构
    2-2-3 MAX+PLUSⅡ的介绍
    Max+plusII(或写成Maxplus2,或MP2) 是Altera公司推出的的第三代PLD开发系统(Altera第四代PLD开发系统被称为:Quartus,主要用于设计6万-100万门的大规模CPLD/FPGA).使用MAX+PLUSII的设计者不需精通器件内部的复杂结构。设计者可以用自己熟悉的设计工具(如原理图输入或硬件描述语言)建立设计,MAX+PLUSII把这些设计转自动换成最终所需的格式。其设计速度非常快。对于一般几千门的电路设计,使用MAX+PLUSII,从设计输入到器件编程完毕,用户拿到设计好的逻辑电路,大约只需几小时。设计处理一般在数分钟内内完成。特别是在原理图输入等方面,Maxplus2被公认为是最易使用,人机界面最友善的PLD开发软件,特别适合初学者使用。
MAX+PLUSⅡ开发系统是一个完全集成化、易学易用的可编程逻辑设计环境,它可以在多种平台上运用。它所提供的灵活性和高效性是无可比拟的。其丰富的图形界面,辅之以完整的、可及时访问的在线文档,使学生能够轻松掌握和使用MAX+PLUSⅡ软件。
MAX+PLUSII 普遍认为MaxplusII曾经是最优秀的PLD开发平台之一,适合开发中小规模PLD/FPGA[5]。
 MAX+plusⅡ 设计流程
数字系统的设计采用自顶向下、由粗到细,逐步分解的设计方法,最顶层电路是指系统的整体要求,最下层是具体的逻辑电路的实现。自顶向下的设计方法将一个复杂的系统逐渐分解成若干功能模块,从而进行设计描述,并且应用EDA">EDA 软件平台自动完成各功能模块的逻辑综合与优化,门级电路的布局,再下载到硬件中实现设计。 
使用Max+plusⅡ软件设计流程由以下几部分组成。如下2-2图所示。
2-2  软件设计流程
第三章   电子密码锁的设计
本次设计主要由键盘接口电路、控制电路和显示译码电路三部分组成。其硬件结构图如图3-1所示。其中输入部分包括4×3矩阵键盘、弹跳消除电路、键盘译码电路、键盘扫描电路;控制部分包括按键存储电路、密码存储电路、比较电路;输出部分包括多路选通器、七段译码器、扫描信号发生器。其中键盘扫描模块、弹跳消除模块、键盘译码模块、控制模块、多路选通模块、七段译码模块都是通过软件实现的。
图3-1电子密码锁的硬件结构
3-1键盘接口电路
键盘接口电路包括键盘矩阵的工作原理及运用、时序产生电路、键盘扫描电路、弹跳消除电路、键盘译码电路和按键存储电路。
键盘矩阵的工作原理及运用:
本次设计选用的是4×3矩阵键盘,它是用4条I/O线作为行线,3条I/O线作为列线组成的键盘。在行线和列线的每一个交叉点上,设置一个按键,当某键被按下时,该按键的接点会连接行线和列线,这样有按键按下时行线呈现逻辑0的状态,未按下时则呈现逻辑1状态。键盘电路的工作原理是通过行线送入扫描信号,然后从列线读取状态判断是否有按键按下。其方法是依次给行线送低电平,检查列线的输出。如果列线信号为高电平,

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