1785-L46C15

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设计采用模块化编程方式，整个程序由液晶LCD1602 模块（LCD1602.v）、矩阵键盘模块（Matrix_Keys.v）、存储芯片AT24C02 模块（AT24C_XX.v） 和顶层逻辑功能模块（password.v） 组成。顶层逻辑功能模块（password.v） 调用其他3 个模块完成顶层功能的设计。如图2 所示。

图2：矩阵键盘原理图

3 底层设计

3.1 输入模块

由于键盘按键数量较多，为了减少I/O 口的占用，本设计将按键排列成矩阵形式。在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。这样，8 个端口就可以构成3*5=15个按键，实际上我们只用14 个按键就足以解决密码问题，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显，比如再多加一条线就可以构成20 键的键盘，而直接用端口线则只能多出一键（9 键）。故在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是更合理的方案。

3.2 显示模块与外围电路

本设计选用了LCD1602 作为显示模块的核心，可以方便地显示所需的数字和提示语，具有界面人性化、功耗低、速度快、节约控制器资源等优点。外围电路主要是一个受控制器控制的LED，由于表示锁的开启与关闭。

3.3 存储模块

本设计使用存储芯片AT24C02 作为密码的外部存储器。二线制串行EEPROM—24C02是低工作电压的2K 位串行电可擦除只读存储器，内部组织为256 个字节，每个字节8 位，该芯片被广泛应用于低电压及低功耗的工商业领域。设计使用I2C 协议实现控制器与存储器的联结，实现密码保存，并保证密码不会因断电丢失。

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本系统利用上述系统模块作为硬件基础，使用VHDL 语言编写程序，实现了五大主要功能：

（1）确认密码：通过扫描矩阵键盘，判断用户输入内容，将键入的数码与密码存储器中的密码进行比较，判断密码的正误，并控制密码锁的开关；

（2）清除密码：输入密码过程中发生按键失误，可以通过选择清除键清除当前全部的密码，方便重新输入；

（3）密码保护：通过显示切换键，可以切换显示模式。在显示数字模式下，显示屏即显示输入的数字，方便用户操作；在保护模式下，显示的密码用“*”表示，防止外界偷 窥，提高安全性能；

（4）修改密码：当密码锁处于打开状态时，默认识别当前用户为锁的持有者，允许修改密码。但修改密码必须符合密码锁内设的“潜在规则”，否则无法完成修改，防止密码锁被破坏；

（5）断电保护：设置电路保护结构，保证电路不会因掉电失去所修改的密码，而回到 初的密码值。

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