作者：造就狂野青春

本文為明德揚原創及錄用文章，轉載請注明出處！

一、總體設計

1.概述

    本文基于明德揚至簡設計法和明德揚設計規范，設計了一個基于FPGA的數字密碼鎖，實現了在撥碼開關條件下，按鍵設置密碼、按鍵輸入解鎖密碼，密碼正確時正確指示燈亮、密碼錯誤時或者默認狀態錯誤指示燈亮，密碼正確時一位數碼管顯示1，其他情況顯示0。本案例的擴展和應用在現實生活中具有重大意義。在本案例的設計過程中，應用了至簡設計法、計數器模板應用等，在經過逐步改進、調試等一系列工作之后，最終達到了設計目標。

2. 設計目標

1） 實現8位數字密碼鎖功能

2） 按鍵1、2設置密碼，按鍵1有效時設置一位密碼0，按鍵2有效時設置一位密碼1，按下8次后密碼設置完成

3） 按鍵3、4輸入密碼，按鍵3有效時輸入一位密碼0，按鍵2有效時輸入一位密碼1，按下8次后密碼輸入完成

4） 比較設置的密碼和輸入的密碼是否相同，正確時正確指示燈亮，數碼管顯示1，否則錯誤指示燈亮，數碼管顯示0；

3. 模塊功能

1) 密碼模塊實現功能：

    SW1有效時按鍵1、2設置密碼，按鍵1有效時設置一位密碼0，按鍵2有效時設置一位密碼1，按下8次后密碼設置完成

    SW2有效時按鍵3、4輸入密碼，按鍵3有效時輸入一位密碼0，按鍵2有效時輸入一位密碼1，按下8次后密碼輸入完成

2) 數碼管顯示模塊實現功能

   密碼正確時數碼管顯示1，否則顯示0；

3) led模塊實現功能：

   密碼正確時led_y指示燈亮，否則led_n指示燈亮；

4) 按鍵模塊實現功能

    將外來異步信號打兩拍處理，將異步信號同步化；

   實現20ms按鍵消抖功能，并輸出有效按鍵信號；

4. 信號定義

1）頂層模塊Lock_Top.v

2)密碼模塊password.v

3）數碼管顯示模塊sel_disp.v

4)led模塊led_flag.v

5)按鍵模塊key_module.v

5.密碼模塊核心代碼

     SW1有效時按鍵1、2設置密碼，按鍵1有效時設置一位密碼0，按鍵2有效時設置一位密碼1，按下8次后密碼設置完成

     SW2有效時按鍵3、4輸入密碼，按鍵3有效時輸入一位密碼0，按鍵2有效時輸入一位密碼1，按下8次后密碼輸入完成

6.數碼管顯示

      參數化設置顯示0~F對應的8位數

      對比設置的密碼和輸入的密碼是否一致，密碼正確時數碼管顯示1，否則顯示0；

7.led指示燈模塊

    密碼正確時led_y指示燈亮，否則led_n指示燈亮；

8.按鍵消抖代碼

        利用明德揚的按鍵消抖模塊，每20ms掃描一次按鍵輸入key_in,可以達到消抖的目的，再用寄存器緩存一下，按鍵為低電平有效，所以檢測當檢測到按鍵有下降沿變化時，代表該按鍵被按下，按鍵有效，輸出1；

9、Modelsim仿真驗證

     編寫測試文件，添加激勵，這里避免長時間仿真，需將消抖時間縮小

按鍵2按下時設置了一位密碼1，再按鍵時設置了兩位密碼1；

按鍵4按下時輸入了一位密碼1，再按鍵時輸入了兩位密碼1；

設置的密碼和輸入的密碼是否相同，正確時正確指示燈亮，數碼管顯示1，否則錯誤指示燈亮，數碼管顯示0；從仿真圖可以看出符合功能要求。

1） 可以結合開發板外設和實際情況，改變設置和輸入密碼的方式、位數，以及密碼正確與否的反應，如蜂鳴器報警等等。

      對于初學者而言，流水燈太簡單，復雜項目又太難，不如嘗試一下這些相對簡單而又酷炫的案例，并一步步拓展成大項目。趕緊動手嘗試吧。