基于FPGA的电子密码锁设计开题报告

1商丘师范学院学士学位毕业设计开题报告学生姓名所在学院物理与电气信息学院专业电子信息工程专升本设计题目：基于FPGA的电子密码锁的设计一、选题的科学依据在人们的日常生活中，锁被广泛使用，人们常用锁来锁一些贵重物品乃至自己的家门，目的就是为了提高安全性。常见的锁有普通机械锁、机械密码锁、电磁卡锁、指纹锁等。而普通的机械锁容易被强行破坏，安全系数不高；机械密码锁虽然安全系数高但造价相对较高，目前在保险柜上应用较多；电磁卡锁由于磁卡信息极易受外界干扰而失磁导致无法开锁，而指纹锁虽然安全性很好，但会因手指划伤虹膜充血等受到限制。通过分析我们不难发现传统密码锁或多或少存在一些不足从而降低了其保密的安全性，因此研究一种新型的密码锁是具有很高的现实需求性。随着电子技术的发展，具有防盗报警等功能的电子密码锁代替密码量少、安全性差的机械式密码锁已是必然趋势。电子密码锁与普通机械锁相比，具有许多独特的特点：保密性好，防盗性强，可以不用钥匙，记住密码即可开锁等。目前使用的电子密码锁大部分是基于单片机技术，以单片机为主要器件。其编码器与解码器的生成为软件方式。在实际应用中，由于程序容易跑飞，系统的可靠性能较差。目前，在西方发达国家，电子密码锁技术相对先进，种类齐全，已被广泛应用于智能门禁系统中，通过多种更加安全，更加可靠的技术实现大门的管理。在我国电子锁整体水平尚处于国际上70年代左右，电子密码锁的成本还很高，市场上仍以按键电子锁为主，按键式和卡片钥匙式电子锁以引进国际先进水平，现国内已有几个厂生产供应市场。但国内自行研制开发的电子锁，其市场结构尚未形成，应用还不广泛。国内的不少企业也引进了世界上先进的技术，发展前景非常可观。希望通过不断的努力，使电子密码锁在我国也能得到广泛应用。本设计的FPGA电子密码锁的特点是：体积小、功耗低、价格便宜、安全可靠,维护和升级都十分方便,具有较好的应用前景。它与传统锁具的不同之处在于：它与可编程逻辑器件实现系统的设计，应用简洁清晰的VHDL语言实现设计编程思想，能够实现适时、智能控制管理功能，特别是在系统的扩展上有很好的优势。2二、文献综述（国内外研究概况及发展趋）早在80年代，日本产生了最早的电子密码锁。随着日本经济复苏，电子行业的快速发展，一些利用简单的门电路设计的密码锁出现了[4]。早期开发的电子密码锁由于电子器件所限，种类不多，保密性差，最基本的就是只依靠最简单的模拟电子开关来实现的，制作简单但不安全[1-2]。目前，最常用的锁是20世纪50年代意大利人设计的机械锁，其结构简单，使用方便，价格便宜。但在使用中暴露了许多缺点：一是机械锁是靠金属制成的钥匙上的不同齿形与锁芯的配合来工作的。据统计，每4000把锁中就有两把锁的钥匙齿牙相同或类似，故安全性低。二是钥匙一旦丢失，无论谁捡到都可以将锁打开。三是机械锁的材料大多为黄铜，质地较软，容易损坏。四是机械锁钥匙易于复制，不适于诸如宾馆等公共场所使用[3-5]。目前使用的电子密码锁大部分是基于单片机技术，以单片机为主要器件，其编码器与解码器的生成为软件方式[6-9]。在实际应用中，由于程序容易跑飞，系统的可靠性能较差。基于现场可编程逻辑门阵列FPGA器件的电子密码锁，用FPGA器件构造系统，所有算法完全由硬件电路来实现，使得系统的工作可靠性大为提高[9-11]。利用FPGA设计电子密码锁，其成本低，设计方便，现有资源充足，实现比较容易，更利于系统的维护改进和升级，可靠性更高，更安全[12]。参考文献：[1]郭海英.基于单片机的电子密码锁的设计[J].现代电子技术，2005,28(13):95-96.[2]王宽仁.可靠安全的智能密码锁[J].电子技术应用,2001,27(2):14.[3]邱燕，邓鹏戈.数字电子密码锁[J].现代电子技术,2010,33(7):189-190.[4]孙育才.MC351系列单片微机计算机及其应用[M].南京:东南大学出版社,1990:80-95.[5]何立民.单片机应用技术选编[M].航空航天大学出版社,2000，8:66-80.[6]李捷，陈典涛等.一种基于单片机的电子密码锁的设计[J].农机化研究,2004(5):146.[7]徐琦.基于FPGA的电子密码锁设计[J].科技信息,2006,(10):240-241[8]王卫兵，刘克刚等.用FPGA的电子密码锁[J].电子技术应用，2005(01):26-28[9]A.T.Alouani,etal.OnsensorTrackFusion[M].ProceedingsofAmericacontrolConference,Maryland,June1994:142～144[10]Altera,NovasTeamforFPGAVisibilityEnhancement[M].ElectronicNews(NorthAmerica).2006,(11):12.[11]王道宪.CPLD/FPGA可编程逻辑器件应用与开发[M].国防工业出版社,2004,1:20-23[12]陆重阳,卢东华.FPGA技术及其发展趋势[J].微电子技术,2003,(01):15-183三、主要内容和研究方法基于FPGA设计的电子密码锁是一个小型的数字系统，与普通机械锁相比，具有许多独特的优点：保密性好，防盗性强，可以不用钥匙，记住密码即可开锁。目前使用的电子密码锁大部分是基于单片机技术，以单片机为主要器件，其编码器与解码器的生成为软件方式。在实际应用中，由于程序容易跑飞，系统的可靠性能较差。本文介绍一种基于现场可编程门阵列FPGA器件的电子密码锁的设计方法采用VHDL语言对系统进行描述，并在FLEX10K10LC84-4上实现。系统所实现的功能：用户给电子密码锁设定一个密码，当使用本机键盘开锁时，该密码与用户设定的密码比较，如果密码正确，则开锁；如果密码不正确，则允许用户重新开锁，最多可输入三次，若三次都不正确，则扬声器报警，直到按复位键才允许再次输入代码。通过仿真调试，利用可编程器件FPGA的电子密码锁的设计基本达到了预期目的。当然，该系统在一些细节的设计上还需要不断的完善和改进，特别是对系统的扩展有很好的实用和设计的价值。四、进度计划开题报告撰写并上缴：第7学期第4～8周（2015.9.21～2015.10.31）；毕业设计额第一稿撰写并上缴：第7学期第9～19周（2015.11.2～2016.1.15）；毕业设计第二稿撰写并上缴：第7学期末～第8学期第4周（2016.1.16～2016.3.25）；毕业设计第三稿撰写并上缴：第8学期第5～9周（2016.3.26～2016.4.29）；毕业设计申请答辩：第8学期第9～10周（2016.4.25～2016.5.6）；毕业设计答辩：第8学期第11～12周（2016.5.9～2016.5.20）；整理上缴各种材料：第8学期第13周（2016.5.23～2016.5.27）。4开题人（签名）：年月日指导教师意见：指导教师（签名）：年月日