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基于FPGA的电子密码锁设计

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0 1 H × 0 0 0 H 1 2 H × 0 0 1 H 0 3 H × 0 0 1 H 1 4 H × 0 0 0 H 0 5 H × 0 0 0 H 1 6 H × 0 0 1 H 0 7 H × 0 0 1 H 1 8 H × 0 0 0 H 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1、灭灯输入BI/RBO BI/RBO是特殊控制端,有时作为输入,有时作为输出。当BI/RBO作输入使用且BI=0时,无论其它输入端是什么电平,所有各段输入a~g均为0,所以字形熄灭。 2、试灯输入LT 当LT=0时,BI/RBO是输出端,且RBO=1,此时无论其它输入端是什么状态,所有各段输出a~g均为1,显示字形8。该输入端常用于检查7488本身及显示器的好坏。 3、动态灭零输入RBI

当LT=1,RBI=0且输入代码DCBA=0000时,各段输出a~g均为低电平,与BCD码相应的字形熄灭,故称“灭零”。利用LT=1与RBI=0可以实现某一位的“消隐”。此时BI/RBO是输出端,且RBO=0。 h9y9ylllllllllllllll 4、动态灭零输出RBO

BI/RBO作为输出使用时,受控于LT和RBI。当LT=1且RBI=0,输入代码DCBA=0000时,RBO=0;若LT=0或者LT=1且RBI=1,则RBO=1。该端主要用于显示多位数字时,多个译码器之间的连接。

从功能表还可看出,对输入代码0000,译码条件是:LT和RBI同时等于1,而对其它输入代码则仅要求LT=1,这时候,译码器各段a~g输出的电平是由输入BCD码决定的,并且满足显示字形的要求。

4.3 七段显示器扫描电路

图4—3 74ls48驱动LED电路图

电子密码锁显示电路的设计是采用四个BCD七段数码管显示译码器电路来实现的,BCD七段译码器的输入是一位BCD码(以D、C、B、A表示),输出是数码管各段的驱动信号(以Fa~Fg表示),也称4—7译码器。若用它驱动共阴LED数码管,则输出应为高有效,即输出为高(1)时,相应显示段发光。例如,

当输入8421码DCBA=0100时,应显示 , 即要求同时点亮b、c、f、g段, 熄灭a、d、e段,故译码器的输出应为Fa~Fg=0110011,这也是一组代码,常称为段码。

图4—4七段显示器电路图

第五章 程序调试、波形仿真、结论分析

5.1 EDA工具简介

EDA工具在EDA技术应用中占据极其重要的位置,EDA的核心是利用计算机完成电子设计全过程自动化,EDA工具大致可以分为以下5个部分:

1、 2、 3、 4、 5、

设计输入编辑器 仿真器 VHDL综合器 适配器 下载器

现在往往把各种EDA工具集成在一起,如MAX+PLUS这款软件现简要介绍一下MAX+PLUS的使用:

使用MAX+PLUS‖进行可编程逻辑器件开发主要包括4个阶段:设计输入、编译处理、验证(包括功能仿真、时序仿真和定时分析)和器件编程,其设计流程图如下:

图5—1 MAX+PLUS‖设计流程

系统产品 器件测试 器件编程 验 证 编译处理 设计输入 设计修改 设计要求 25.2FPGA的器件的配置与下载 5.2.1 配置方式

FPGA器件的配置方式主要分为两大类:主动配置方式和被动方式。主动配置方式由FPGA器件引导配置操作过程,它控制着外部存储器和初始化过程;而被动配置方式由外部计算机或控制器控制配置过程。根据数据线的多少又可以将

FPGA器件配置方式分为并行配置和串行配置两类。经过不同组合就得到四种配置方式:主动串行配置(AS)、被动串行(PS)、被动并行同步(PPS)、被动并行异步(PPA)

5.2.2基于差分的下载电缆

在上面所述的下载电缆中,用于短距离的下载不会有什么问题;但是,当我们进行稍微长一点距离的下载时,电路就不能正常运行了。为了解决这一问题,我们提出了基于差分传输的下载电缆,并经过实践得以实现了。

在前面讲述的下载电缆中出现的问题主要是由于线路变长后,驱动能力下降造成电路的非正常运行;我们的着眼点就在于增强电路的传输能力,避免电路驱动能力的下降。差分传输是靠电流方式工作的,其传输能力相当强,将其应用于下载电缆中是一种不错的选择。基于差分传输的下载电缆与前面所述下载电缆的不同在于第三部分——25针到10针的变换电路,其它部分一样。我们只对不同部分进行讲述。

图5—2差分传输的原理图

首先,在发送端将信号变换为差分信号,进行传输;然后,在接受端将差分信号还原为初始信号。

由此我们得到基于差分传输的下载电缆框图。

5—3下载电缆框图

在 MAX+PLUS‖中把程序输入后,经过编译、仿真无误后,就通过JTAP配置MAX器件把文件下载到FPGA器件EPM7128SLC84芯片中。下载接口电路如下

基于FPGA的电子密码锁设计

01H×000H12H×001H03H×001H14H×000H05H×000H16H×001H07H×001H18H×000H001100001101101111101101100111
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