基于Max+PlUsⅡ和VHDL的电子密码锁设计

　　近年来，随着生活水平的不断改善，个人财富日益增长，人们对安全防盗的要求也逐渐提高。安全可靠、使用方便的电子密码锁成了人们防盗的首选。以Max+PlusⅡ(Multiple Array Matrix and ProgrammingLogic User SystemⅡ，多阵列矩阵及可编程逻辑用户系统Ⅱ)为工作平台，使用PLD可编程器件和VHDL语言设计的带音乐的电子密码锁具有密码预置，误码锁死及*音乐提示等功能。这种设计不仅简化了系统结构，降低了成本，更提高了系统的可靠和保密性。采用PLD可编程逻辑器件开发的数字系统，可以方便地升级和改进。

　　1设计思路

　　密码锁电路由键盘控制、密码设置和音乐演奏三大功能模块组成，原理如图1所示。Count，Keyvalue，Contrl，Smdisplay构成键盘控制模块，Songer是音乐演奏模块，Set是密码设置模块。

　　1.1键盘控制

　　键盘主要完成向系统输入数据，传送命令等功能。它是一个机械弹性按键开关的集合，利用机械触点的合、断作用产生高、低电平。通过对电平高低状态的检测，以确认按键按下与否。一个电压信号通过机械触点的断开、闭合过程的波形如图2所示。

　　在该键盘电路中，Count模块提供键盘的行扫描信号Q[3..0]。在没有按键按下时，信号EN为高电平，行扫描输出信号Q[3..0]的循环变化顺序为0001 00100100 1000 0001(依次扫描4行按键);当有按键按下时，信号EN为低电平，行扫描输出信号Q[3..0]停止扫描，并锁存当前的行扫描值。例如按下第一行的按键，那么Q[3..0]=0001。

　　Keyvalue模块的主要功能是对输入按键的行信号Q[3..0]和列信号14[3..0]的当前组合值进行判断来确定输入按键的键值。

　　Contrl模块的主要功能是实现按键的消抖，判断是否有按键按下。确保对按键的提取处于图2所示的闭合稳定时间范围内，这就对本模块的输入时钟信号有一定的要求，在本设计中该模块输入的时钟信号频率为64 Hz。

　　Smdisplay模块主要是完成数码管动态扫描和七段译码显示的功能。

　　1.2音乐演奏电路Songer

　　根据声乐学知识，组成乐曲的每个音符的发音频率值及其持续的时间是乐曲能连续演奏所需的两个基本要素。获得这两个要素所对应的数值以及通过纯硬件的手段来利用这些数值实现所希望乐曲的演奏效果是关键。如图3所示，该电路需要由NOTETABS(音调发生器)、TONETABA、SPEAKER(数控分频器)三个模块组成，分别实现了声音产生、节拍控制、音调控制的功能。

　　1.3密码设置

　　Set模块是实现密码锁功能的核心模块。其主要作用是设置密码，Set为设置密码的有效信号，可以实现修改密码的功能。En为输入密码确认信号，当输入完六位密码后确认输入，一旦输入的密码跟所设置的密码一致时，则输出信号OP有效(高电平);OP控制演奏音乐，此时音乐响起。若密码不正确，则指示输入错误及输入次数，输完三次无效后密码锁锁死，必须由RESET信号(启动信号，给一个低电平)重新打开密码锁功能。