電子密碼鎖的EDA設(shè)計(jì)
隨著社會(huì)物質(zhì)財(cái)富的日益增長，安全防盜已成為全社會(huì)關(guān)注的問題。EDA是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(Electronic Design Automation)的縮寫，在20世紀(jì)90年代初從計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試(CAT)和計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)的概念發(fā)展而來的。EDA技術(shù)就是以計(jì)算機(jī)為工具，設(shè)計(jì)者在EDA軟件平臺(tái)上，用硬件描述語言HDL完成設(shè)計(jì)文件，然后由計(jì)算機(jī)自動(dòng)地完成邏輯編譯、化簡、分割、綜合、優(yōu)化、布局、布線和仿真，直至對(duì)于特定目標(biāo)芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作。
EDA在通信行業(yè)(電信)里的另一個(gè)解釋是企業(yè)數(shù)據(jù)架構(gòu)，EDA給出了一個(gè)企業(yè)級(jí)的數(shù)據(jù)架構(gòu)的總體視圖，并按照電信企業(yè)的特征，進(jìn)行了框架和層級(jí)的劃分。 EDA是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(Electronic Design Automation)的縮寫，在20世紀(jì)60年代中期從計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試(CAT)和計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)的概念發(fā)展而來的。利用EDA工具，電子設(shè)計(jì)師可以從概念、算法、協(xié)議等開始設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)，大量工作可以通過計(jì)算機(jī)完成，并可以將電子產(chǎn)品從電路設(shè)計(jì)、性能分析到設(shè)計(jì)出IC版圖或PCB版圖的整個(gè)過程的計(jì)算機(jī)上自動(dòng)處理完成�，F(xiàn)在對(duì)EDA的概念或范疇用得很寬。包括在機(jī)械、電子、通信、航空航天、化工、礦產(chǎn)、生物、醫(yī)學(xué)、軍事等各個(gè)領(lǐng)域，都有EDA的應(yīng)用。目前EDA技術(shù)已在各大公司、企事業(yè)單位和科研教學(xué)部門廣泛使用。例如在飛機(jī)制造過程中，從設(shè)計(jì)、性能測(cè)試及特性分析直到飛行模擬，都可能涉及到EDA技術(shù)。
1 電子密碼鎖的基本功能
電子密碼鎖主要實(shí)現(xiàn)的功能包括：
(1)數(shù)碼輸入：按下一個(gè)數(shù)字鍵，其對(duì)應(yīng)的數(shù)字就顯示在最右邊的數(shù)碼管上，同時(shí)將先前輸入的所有數(shù)字向左移動(dòng)一位。設(shè)計(jì)密碼為4位，系統(tǒng)只能顯示前4位輸人的數(shù)碼。
(2)數(shù)碼清除：當(dāng)按下清除鍵時(shí)，清除前面輸入的所有值，并顯示為“----”。
(3)密碼解除：按下55#鍵，可以將電子密碼鎖的舊密碼解除。
(4)密碼更改：將舊密碼解除之后，可以進(jìn)行密碼更改。輸入任意四位密碼數(shù)字，再按#號(hào)就可以將輸入的數(shù)碼當(dāng)作新的密碼。
(5)密碼上鎖：輸入新的密碼之后，按下11#鍵，可以進(jìn)行密碼上鎖操作。
(6)密碼解鎖：按下99#鍵，再輸入數(shù)碼;如果輸入與系統(tǒng)儲(chǔ)存密碼一致，密碼鎖就能開啟;否則不能解鎖。
2 電子密碼鎖的結(jié)構(gòu)原理
2.1 電子密碼鎖的整體結(jié)構(gòu)
電子密碼鎖的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示，它包括密碼鎖輸入模塊、控制模塊和顯示模塊等。
2.2 密碼鎖輸入模塊
密碼鎖輸入模塊的電路框圖如圖2所示，它由時(shí)序產(chǎn)生電路、鍵盤掃描電路、彈跳消除電路、鍵盤譯碼電路和按鍵存儲(chǔ)電路組成。
時(shí)序產(chǎn)生電路用于產(chǎn)生電路中三種不同頻率的工作脈沖波形，包括系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)、彈跳消除取樣信號(hào)和鍵盤掃描信號(hào)。
鍵盤電路可提供鍵盤掃描信號(hào)。該信號(hào)由ky3～ky0進(jìn)入鍵盤，其變化的順序?yàn)?110-1101-1011-0111-1110……周而復(fù)始。掃描信號(hào) 0111代表掃描的為*、0、#這一排按鍵，當(dāng)*這個(gè)按鍵被按下時(shí)，由kx2～kx0讀出的值為011。按鍵位置的數(shù)碼關(guān)系如表1所列。
彈跳消除電路可避免誤操作發(fā)生。由于設(shè)計(jì)中采用的矩陣式鍵盤是機(jī)械開關(guān)結(jié)構(gòu)，因此，在開關(guān)切換的瞬間，會(huì)在接觸點(diǎn)出現(xiàn)信號(hào)來回彈跳的現(xiàn)象。為使電子密碼鎖可靠工作，必須加上彈跳消除電路。彈跳消除電路采用軟件延時(shí)的方法消除抖動(dòng)，其仿真波形如圖3所示。從圖3中可以看出，若采樣信號(hào)連續(xù)兩次或超過兩次檢測(cè)到高電平信號(hào)，說明按鍵狀態(tài)確實(shí)發(fā)生了變化，此時(shí)電路輸出一個(gè)時(shí)鐘周期的按鍵信號(hào);否則當(dāng)作抖動(dòng)處理而不予理會(huì)，以此來消除抖動(dòng)。
對(duì)于鍵盤譯碼電路，由于圖2中的鍵盤按鍵分為數(shù)字按鍵和功能按鍵，每一個(gè)按鍵可負(fù)責(zé)不同的功能，而鍵盤所產(chǎn)生的輸出(也就是掃描回復(fù)信號(hào))卻無法直接拿來用作密碼鎖控制電路的輸入，所以必須由鍵盤譯碼電路來規(guī)劃每個(gè)按鍵的輸出形式，以便執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。
鍵盤存儲(chǔ)電路可將每次掃描產(chǎn)生的新按鍵數(shù)據(jù)存儲(chǔ)下來，因此新數(shù)據(jù)可能會(huì)覆蓋前面的數(shù)據(jù)，所以需要一個(gè)按鍵存儲(chǔ)電路，以將整個(gè)鍵盤掃描完畢的結(jié)果記錄下來。
圖4所示是密碼鎖輸入模塊的仿真波形，圖中，數(shù)字鍵數(shù)據(jù)“0、1、2、3、4、5、6、7、8、9”和功能鍵數(shù)據(jù)“0100、0001”所得到的輸出不同，由此可證明密碼鎖輸入模塊的正確性。
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