電子密碼鎖的EDA設計

隨著社會物質財富的日益增長，安全防盜已成為全社會關注的問題。EDA是電子設計自動化(Electronic Design Automation)的縮寫，在20世紀90年代初從計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助製造(CAM)、計算機輔助測試(CAT)和計算機輔助工程(CAE)的概念發展而來的。EDA技術就是以計算機為工具，設計者在EDA軟體平臺上，用硬體描述語言HDL完成設計檔案，然後由計算機自動地完成邏輯編譯、化簡、分割、綜合、優化、佈局、佈線和模擬，直至對於特定目標晶片的適配編譯、邏輯對映和程式設計下載等工作。

EDA在通訊行業(電信)裡的另一個解釋是企業資料架構，EDA給出了一個企業級的資料架構的總體檢視，並按照電信企業的特徵，進行了框架和層級的劃分。 EDA是電子設計自動化(Electronic Design Automation)的縮寫，在20世紀60年代中期從計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助製造(CAM)、計算機輔助測試(CAT)和計算機輔助工程(CAE)的概念發展而來的。利用EDA工具，電子設計師可以從概念、演算法、協議等開始設計電子系統，大量工作可以通過計算機完成，並可以將電子產品從電路設計、效能分析到設計出IC版圖或PCB版圖的整個過程的計算機上自動處理完成。現在對EDA的概念或範疇用得很寬。包括在機械、電子、通訊、航空航天、化工、礦產、生物、醫學、軍事等各個領域，都有EDA的應用。目前EDA技術已在各大公司、企事業單位和科研教學部門廣泛使用。例如在飛機制造過程中，從設計、效能測試及特性分析直到飛行模擬，都可能涉及到EDA技術。

　　1 電子密碼鎖的基本功能

電子密碼鎖主要實現的功能包括：

(1)數碼輸入：按下一個數字鍵，其對應的數字就顯示在最右邊的數碼管上，同時將先前輸入的所有數字向左移動一位。設計密碼為4位，系統只能顯示前4位輸人的數碼。

(2)數碼清除：當按下清除鍵時，清除前面輸入的`所有值，並顯示為“----”。

(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：將舊密碼解除之後，可以進行密碼更改。輸入任意四位密碼數字，再按#號就可以將輸入的數碼當作新的密碼。

(5)密碼上鎖：輸入新的密碼之後，按下11#鍵，可以進行密碼上鎖操作。

(6)密碼解鎖：按下99#鍵，再輸入數碼;如果輸入與系統儲存密碼一致，密碼鎖就能開啟;否則不能解鎖。

　　2 電子密碼鎖的結構原理

2.1 電子密碼鎖的整體結構

電子密碼鎖的整體結構如圖1所示，它包括密碼鎖輸入模組、控制模組和顯示模組等。

2.2 密碼鎖輸入模組

密碼鎖輸入模組的電路框圖如圖2所示，它由時序產生電路、鍵盤掃描電路、彈跳消除電路、鍵盤譯碼電路和按鍵儲存電路組成。

時序產生電路用於產生電路中三種不同頻率的工作脈衝波形，包括系統時鐘訊號、彈跳消除取樣訊號和鍵盤掃描訊號。

鍵盤電路可提供鍵盤掃描訊號。該訊號由ky3～ky0進入鍵盤，其變化的順序為1110-1101-1011-0111-1110……周而復始。掃描訊號 0111代表掃描的為*、0、#這一排按鍵，當*這個按鍵被按下時，由kx2～kx0讀出的值為011。按鍵位置的數碼關係如表1所列。

彈跳消除電路可避免誤操作發生。由於設計中採用的矩陣式鍵盤是機械開關結構，因此，在開關切換的瞬間，會在接觸點出現訊號來回彈跳的現象。為使電子密碼鎖可靠工作，必須加上彈跳消除電路。彈跳消除電路採用軟體延時的方法消除抖動，其模擬波形如圖3所示。從圖3中可以看出，若取樣訊號連續兩次或超過兩次檢測到高電平訊號，說明按鍵狀態確實發生了變化，此時電路輸出一個時鐘週期的按鍵訊號;否則當作抖動處理而不予理會，以此來消除抖動。

對於鍵盤譯碼電路，由於圖2中的鍵盤按鍵分為數字按鍵和功能按鍵，每一個按鍵可負責不同的功能，而鍵盤所產生的輸出(也就是掃描回覆訊號)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劃每個按鍵的輸出形式，以便執行相應的動作。

鍵盤儲存電路可將每次掃描產生的新按鍵資料儲存下來，因此新資料可能會覆蓋前面的資料，所以需要一個按鍵儲存電路，以將整個鍵盤掃描完畢的結果記錄下來。

圖4所示是密碼鎖輸入模組的模擬波形，圖中，數字鍵資料“0、1、2、3、4、5、6、7、8、9”和功能鍵資料“0100、0001”所得到的輸出不同，由此可證明密碼鎖輸入模組的正確性。