1 引言
隨著電子技術和ASIC技術的發(fā)展.數(shù)字系統(tǒng)設計向速度快、容量大、體積小、重量輕的趨勢發(fā)展。目前數(shù)字系統(tǒng)設計可直接面向用戶需求，根據(jù)系統(tǒng)的行為和功能要求，自上而下地逐層完成設計過程：描述、綜合、優(yōu)化、仿真與驗證，以及器件生成。該設計過程除系統(tǒng)行為和功能描述外，其他設計幾乎都由計算機自動完成，從而實現(xiàn)電子設計自動化(EDA)。這樣大大地縮短了系統(tǒng)的設計周期，適應當今品種多、批量小的電子市場要求，提高了產(chǎn)品的競爭能力。由于電子設計自動化是采用硬件描述語言描述硬件電路，所以研究硬件語言及仿真、綜合等技術是電子設計自動化的首要任務。
本文提出一種利用MAX+plusⅡ開發(fā)軟件環(huán)境和硬件描述語言VHDL的密碼控制系統(tǒng)設計方案，并對系統(tǒng)的各個模塊進行仿真分析。
2 VHDL語言特點和基本結構
VHDL語言即超高速集成電路硬件描述語言，它是一種用形式化方法描述數(shù)字電路和設計數(shù)字邏輯系統(tǒng)的語言，特別適合描述復雜的組合邏輯、組運算、狀態(tài)機和真值表。與傳統(tǒng)的門級設計方法相比，VHDL語言具有以下特點：
設計層次高，用于較復雜的運算時能盡快發(fā)現(xiàn)問題，縮短產(chǎn)品上市時間，從而成本降低;與工藝無關，獨立實現(xiàn)，修改方便，系統(tǒng)描述能力強;可讀性好，有利于交流，適合文檔保存;VHDL標準、規(guī)范并且可移植性強：VHDL類型多且支持用戶自定義類型，也支持自頂向下的設計方法和多種電路設計。
VHDL語言程序設計的基本語法結構如下：
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3 系統(tǒng)設計分析
密碼控制系統(tǒng)包括鍵盤、控制器和顯示器等三部分，如圖1所示。
4位密碼控制系統(tǒng)設計能實現(xiàn)如下功能：密碼驗證功能：即用戶使用鍵盤輸入4位密碼后，按#鍵確認。如果輸入密碼正確則輸出000l;如果密碼錯誤則輸出00000密碼更改功能：當用戶輸入密碼正確后，可在此基礎上更改密碼，即繼續(xù)輸入4位密碼，按+鍵確認，該輸入為新密碼。如果密碼更改成功，則輸出1000;作為整體，控制模塊有2個輸入，即時鐘信號和鍵盤按鍵信號;兩個輸出，即鍵盤掃描信號和結果顯示信號，具體如圖l所示。該控制模塊總共包括分頻子模塊、鍵盤掃描子模塊、鍵盤譯碼子模塊、控制子模塊以及輸出顯示子模塊，下面分別對各個模塊進行編程仿真。
3.1 分頻子模塊
分頻子模塊將時鐘分頻為系統(tǒng)所需頻率的時鐘信號。通過觸發(fā)器的級聯(lián)實現(xiàn)分頻電路模塊，且級聯(lián)的觸發(fā)器級數(shù)不同，分頻也不同。級數(shù)越多頻率越低，并按照一定的規(guī)律而降低，即頻率隨級數(shù)的增加以分比為l/2的速率降低。本系統(tǒng)設計采用VHDL語言實現(xiàn)分頻，其仿真如圖2所示。由圖2可以看出，CLK—A、CLK—B、VLK—B0和CLK—Bl的頻率成倍遞減。
3.2 鍵盤掃描子模塊
該模塊通過分頻子模塊提供的分頻信號，逐周期掃描鍵盤的每一行，其信號分別是lll0、110l、lOll和0111，如此循環(huán).即逐周期選中鍵盤的第一列、第二列、第三列和第四列，實現(xiàn)仿真如圖3所示。由圖3看出，CLK_SCAN 4位信號中0的位置代表鍵盤的列位置。
3.3 譯碼子模塊
利用鍵盤掃描子模塊，讀取鍵盤的輸入信號，判斷哪一個按鍵被按下，仿真如圖4所示。由圖4看出，_KEYBOARD是掃描周期，C是鍵盤按鍵后的輸出信號值;FLAG_NUMB表示按下的是數(shù)字鍵(值為1)，OUT_NUMB表示按下的鍵號，其中15表示功能鍵(#鍵和*鍵);其余數(shù)字即為其相應號碼鍵。FLAG FUNC表示按下的是功能鍵(值為1);OUT FUNC表示其按鍵值，0100表示*鍵，000l表示#鍵，1000表示數(shù)字鍵。
3.4 控制子模塊
由于控制子模塊無法單獨仿真，只能和其他模塊一起才能工作，所以無單獨仿真圖。其功能是獲取鍵盤輸入，按規(guī)則進行判斷并完成相應操作(正確、錯誤、設置密碼、輸出結果等)。 大功率電感廠家 |大電流電感工廠
