基于FPGA的数字密码锁设计+电路图(2)
在当前的市场上，大部分的电子密码锁都是基于单片机利用分立元件来实现的。单片机成本较低，编程方便，在其内部还集成了CPU和一些控制单元。另外，还有一种基于人体生物特征而设计电子密码锁。因为手、声音、面部和眼睛等这些与生俱来的人体特征，在自然状态下，在人与人之间几乎不可重复，所以利用这种技术设计出来的密码锁具有非常好的安全性。利用单片机设计的电路系统，一方面因为它的IO口有限，不容易进行大规模的系统的设计；另一方面因为它的运行速度低，不能用于高速场合。不仅如此，其电路较为复杂，系统稳定性较差，操作灵活性差，这使得它不能很好地满足实际应用的要求。而利用人体生物特征设计的电子密码锁由于成本较高，技术不是很完善，所以并没有被广泛使用。而FPGA是经过一系列的可编程逻辑器件发展起来的。从最初的简单型PLD，到后来的CPLD，最终发展为FPGA。FPGA结构灵活，速度快，功耗低，通用性强，特别适用于复杂系统的设计。所以，FPGA技术日益受到工程人员的青睐。
本设计研究的就是基于FPGA的数字密码锁。在本设计中，在硬件方面采用的是DE2开发板，它的里面的FPGA芯片型号为EP2C35F672C6。在软件方面使用的是Quartus II,采用Verilog HDL硬件语言来进行编程，设计四位数字密码锁，具有密码输入、密码验证、密码显示、密码重置、错误报警等功能。
1.2 FPGA概述
现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，简称FPGA）是一种集成密度很高的可编程逻辑[16]。它是在专有集成电路（ASIC）中作为一种半定制的电路的身份问世的。它既解决了定制电路的不足，同时又突破了原有的可编程逻辑器件在门电路数目上有限的障碍，给人们带来了福音。
FPGA的优点十分明显。第一、一旦采用FPGA技术来设计ASIC，则用户无需花钱进行投片生产，就能够得到自己心仪的芯片；第二、在其它全定制ASIC电路或半定制ASIC电路中，可以将FPGA做成中试样品；第三、在FPGA的内部存在着多种多样的触发器以及I/O引脚；第四、在ASIC电路设计中，FPGA是开发费用最低、风险最小、设计周期最短的器件之一；第五、因为采用高速CMOS工艺，FPGA不仅功耗低，而且可以与CMOS、TTL电平兼容。
综合以上五点，可以认为，FPGA芯片是提高系统可靠性和集成度的最好选择之一。
因为FPGA是靠存放在芯片内部的RAM中的程序来设置自己的工作状态，所以FPGA在工作的时候需要先对片内的RAM进行编程。当然用户也可以根据自己所选择的不同的配置模式来选择相对应的编程模式。
FPGA的具体工作模式：在加电时，EPROM中数据通过FPGA芯片读入片内编程RAM中，完成配置后，FPGA进入了工作状态。但是，撤掉电后，FPGA内部逻辑关系就消失，恢复成白片。正是因为这个工作特性，FPGA能够被反复使用。不仅如此，在FPGA编程中不需要专门的FPGA编程器，仅仅需要通用的EPROM、PROM编程器就行。当需要对FPGA功能进行修改的时候，只需要更换一片EPROM。这样就可以只需要利用同一片FPGA，结合不同的编程数据就能够实现不同的电路功能，所以FPGA在实际使用中非常灵活便捷。
从其历史角度看，1985年全球可编程逻辑器件的领先商Xilinx公司推出了第一片FPGA，从此，FPGA在集成密度和性能方面有了很快的提高。现在，其集成密度最高达到500万门/片以上，在系统性能方面，甚至达到200MHz。FPGA器件凭借着自己集成度高、灵活性强、以及开发研制和上市周期短的有利优势，很快在数字设计和电子产业中普及和应用。更值得称赞的是，FPGA在高密度的可编程逻辑器件领域中曾经一度独占鳌头。
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