哈工大数字逻辑大作业电子密码锁

数字逻辑与数字系统设计 实验大作业报告 （2020年）

代码https://github.com/1190202002/logichomework.git

课程名称：数字逻辑与数字系统设计 任课教师：张彦航 作业题目：电子密码锁设计 完成人： 李艺峰 学号： 1190202002 班级： 1903010 报告日期：2020年 12 月 14 日 报告成绩 教师评语

预设4位十进制数字1369作为密码，将其转化为二进制password=16’b0001_0011_0110_1001进行储存。拨动R2,M4,N4,R1表示第一位密码的二进制｛k1,k2,k3,k4｝，拨动U3(p1)，若相等进行下一项比较，否则回到初始状态。重复上述过程，U2(p2)，V2(p3)，V5(p4)分别表示2，3，4位判断。初始时，0（red）灯亮，7（green）灯灭，3（warn）灯灭，表示未开锁。打开复位键P5(reset)，进入20s倒计时。若20s内未打开，则0（red）灯亮，3（warn）灯亮，7（green）灯灭，表示进入报警状态；若20s内打开，则7（green）灯亮，0（red）灯灭，3（warn）灯灭，否则20s内为未开锁状态。关闭复位键P5（reset）恢复初始状态并保持。

功能：进行计时，达到20s则重新计时。 设计思路：开发板时钟频率为100MHz，当次数达到2000000000次时达到20s。

功能：输入密码后，进行状态转换。正确则变为下一状态，判断下一位；错误则返回原状态。20s后，若未开锁则进入报警状态。 设计思路：按三段式方式编写，第一段原态到新态转换，第二段指定新态的变化，第三段指定不同状态输出。

在调试的过程中，首先设计的密码锁为输错一位直接进入报警状态。后来考虑到此方法通过一次次试验，最多只需40次即可验证出密码，安全性不够高。通过思考，将密码锁输错1位后直接回到初始状态，最多需要10000次才可得出密码，安全性够高。

本项目采用FPGA，Verilog语言，状态机设计实现了一个密码锁，该密码锁实现了全部指定功能，包括完成了密码锁的基本功能。实现了开锁密码为4位十进制数字，当开锁按扭开关的输入等于所设密码时启动开锁控制电路，进入开锁状态。从复位按扭触动后的20秒内若未能将锁打开，则电路自动复位并发出报警信号，进入关锁状态。该密码锁还需要进一步完善的地方包括添加时间倒计时显示，这部分功能可能需要用到数码管显示操作。

设计时要先进行整体的设计，明确各个状态以及各状态之间的转换。在具体代码编写时可采用三段式进行状态机设计。在进行综合时，注意系统的提示与报错信息，针对具体的报错信息和代码进行改正。

通过对密码锁的设计，对于时序电路有了更深刻的认识，对于状态机的具体工作流程和代码编写都有了更大的进步。对于硬件设计和代码编写之间的联系更加了解，提升了自己硬件操作和系统编写能力。

参考文献： [1] 于斌，黄海.Verilog HDL 数字系统设计及仿真.中国工信出版社，电子工业出版社. 附录