基于FPGA的电子密码锁设计及实现

"基于FPGA的电子密码锁设计" 本文旨在设计一种新型电子密码锁，采用FPGA芯片，通过硬件描述语言（Verilog或VHDL）所完成的电路设计，可以经过简单的综合与布局，快速的烧录至FPGA上进行测试。该设计主要实现六个功能：初始密码设置、密码更改、解锁、密码保护、清除输入错误和系统复位。 1. FPGA在电子密码锁中的应用 FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程的集成电路芯片，能够快速实现复杂的数字电路设计。FPGA芯片由大量的可编辑元件组成，每个元件可以被用来实现基本的逻辑门电路（如AND、OR、XOR、NOT）或更复杂的组合功能（如解码器或数学方程式）。FPGA芯片的优点是可以快速成品、可以被修改来改正程序中的错误和更便宜的造价。 2. 电子密码锁的设计需求 传统机械弹子锁的安全性低，密码量少且需时刻携带钥匙，无法满足一些特定场合的应用要求，特别是在人员经常变动的公共场所。目前使用的电子密码锁主要有两个方案：一是基于单片机用分立元件实现的，二是通过现代人体生物特征识别技术实现的。然而，前者电路较复杂且灵活性差，无法满足应用要求；后者有其先进性但需考虑成本和安全性等诸多因素。 3. 基于FPGA的电子密码锁设计 本设计采用FPGA芯片，使用硬件描述语言（Verilog或VHDL）所完成的电路设计，可以经过简单的综合与布局，快速的烧录至FPGA上进行测试。该设计主要实现六个功能：初始密码设置、密码更改、解锁、密码保护、清除输入错误和系统复位。 4. 初始密码设置 系统上电后输入4位数字并按“*”后密码设置成功系统进入上锁状态。为了实际需要，系统另设置了一个4位数的优先级密码，当用户忘记密码或被他人更改密码后，可以用优先级密码清除所设密码。 5. 密码更改 为了密码安全与避免误操作，只能在开锁状态下先输入旧密码后才能更改系统密码，然后输入4位新密码后按“*”。 6. 解锁 输入密码或优先级密码后按“#”，系统即解锁。 7. 密码保护 密码输入错误时，系统自动记录一次错误输入，当错误输入次数等于3次时，系统报警并使键盘失效5分钟，以免密码被盗。 8. 清除输入错误 当输入数位小于4位时可以按“*”清除前面所有的输入值，清除为“0000”。 9. 系统复位 按“*”和“#”后系统即复位到初始状态。 本设计基于FPGA的电子密码锁具有高安全性、灵活性强、成本低等优点，可以满足各种应用场景的需求。