一种多功能电子密码锁的VHDL设计（2） 输入密码, 密码锁, 交叉点, 电子, 键盘

yuyang911220

硬件电路设计

3.1输入电路

本设计采用的是4×3矩阵式键盘，如图1所示，它是由4根I/O线作为行线，3根I/O线作为列线，在行列线的每一个交叉点上都设置一个按键，一共有12个按键，分别代表数字0~9、确认键和设置键，如图1所示。用户如需设置密码位数，可以长按设置键达到3s，听到提示音后再输入密码位数（本设计暂时只支持4、6、8位）；如需设置新密码，可以短按设置键，提示音后再输入新的密码即可。输入电路应具备矩阵键盘扫描功能、键盘消抖功能以及译码等功能。其中，键盘扫描采用是行扫描方式，4根I/O线KEYR3~KEYR0为行扫描信号，其中KEYR3对应第一行，KEYR2对应第二行，依此类推。



很显然，扫描信号的变化顺序为：0111、1011、1101、1110，周而复始。在扫描的过程中，当某键被按下时，从KEYC2~KEYC0中读出的相应列信号为“0”，再将此时的4位行信号和3位列信号值送至键盘译码电路进行译码，即可得出准确的按键值。相反，若从KEYC2~KEYC0读出的值全为“1”，则表示没有键被按下，即不做任何操作。如表1所示。



在键盘扫描过程中，扫描信号在不断变化，以判断按键的按下和抬起。快速变化的扫描信号不仅使增加了系统功耗，而且还会对其他敏感电路造成干扰。因此必须进行以下改进：将扫描模式改为键按下触发扫描方式，即当某键被按下后，才触发键盘扫描电路产生扫描时序，键被放开后，停止对键盘的扫描，使电路处于相对静止状态，以减少干扰信号。

另外，在按键按下时刻与开始扫描时刻之间加入一段较小的延时，延时结束后才允许电路开始扫描工作，可以最大限度地避免因键盘抖动带来的错误输入。

主要VHDL代码描述如下：



3.2控制电路

控制电路是整个系统的核心电路，能根据用户输入的密码位数进行子电路的选择。由于系统允许用户输入4位、6位或8位密码，因此子电路有三个，由三选一选择器决定其中哪个电路为用户服务，见图2。



图2中，en是三选一选择器的工作使能端，它由输入电路的有效重置信号启动。当用户按下矩阵键盘上的重置按键长达3s后，输入电路将产生en信号为“1”，从而使选择器Mux31开始工作。如用户要设置为6位密码，则在提示音后按下键盘上的“6”按键，其按键信号会传递给X6，由选择器决定后续控制电路为kong6.

主要VHDL代码描述如下：