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，用户输入密码正确，则开
锁（绿灯亮)；若不正确，则报警（红灯亮）若用户输入密码不正确，可以按复
位键重新输入密码。
系统实现方案的论证比较
方案一 ：采样台湾凌阳科技有限公司推出的以凌阳自主研发的 SPCE061A
芯片为主控芯片，用一条下载线连接到计算机就可以实现在线仿真、在线调试、在线下载，低廉的价格保证了系统可靠开发；此外，61 板具有 SOC 概念、DSP
功能和语音特色，为电子密码锁的语音报警提供了方便，但是基于单片机设计的
密码锁外围电路比较复杂，系统可靠性差，密码的数量少，尤其是系统的程序不
够稳定，功率较大，需要专门的电源供电，所以不采用这个方案。
方案二：设计一种基于 FPGA 的电子密码锁的设计，用 FPGA 设计的系统已
经是现代生活中经常用到的工具之一，通过键盘输入密码，用 FPGA 作为主控芯
片，用数码管显示输入的数字，如果出现错误便通过报警电路发出报警，主控芯
片又可分为按键处理部分、控制部分和译码显示部分用电子密码锁代替传统的机
械式密码锁。由于采用的是可编程逻辑器件 FPGA，使得系统有相当大的灵活性，
随时可以进行硬件升级、扩展。而且系统设计完善以后还可以将主控的 FPGA 固
化成一片 ASIC，那么这块 ASIC 就可以作为专用的数字密码锁芯片。
方案的论证比较
在实际应用中, 由于程序容易跑飞, 系统的可靠性能较差，而基于 FPGA 设
计的电子密码锁克服了基于单片机设计密码锁的缺点。基于上述比较以上两种方
案，根据系统设计要求，采用方案二。
方案的总体设计
原理框图
本系统由主控芯片（FPGA），键盘，显示电路，报警电路和开 /关门电路组
成，而主控芯片又可分为按键处理部分，控制部分和译码显示部分。系统原理框
系统原理框图如图 所示：
图 总体框架
总体设计原理本系统有 8 个按键，K0,K1,K2,K3,K4,K5 代表数字 0-9 共 10 个数字和 1 个
确认键，1 个复位键。密码长度为四位，并且固化在锁内，输入正确密码后，
按确认键即可开门，本系统设置为绿灯亮。在输入密码的过程中，当用户键入错
误密码时，报警灯红灯亮。按下复位键，可使报警停止，同时清除所有密码显示。
每输入一位数字，密码在数码管上的显示左移一位。即上电后，按确认键即可开
门。门开后可通过锁门按钮关门，门关上后要再次输入密码才能开门。在输入密
码的过程中，当用户键入错误密码时，系统就会报警，由扬声器发出报警声，当
连续三次出现密码错误时，则系统会长时间报警不止，这时必须按警报复位键方
可停止。
主控模块
主控芯片 EP4CE6E22C8 的介绍
主控芯片采用 ACEX1K 系列的 EP4CE6E22C8。Cyclone IV 系列是当今 Altera
CPLD 中应 用前景最好的器件系列之一，该系列的 FPGA 由逻辑阵列块 LAB
（Logic array block）、 嵌入式阵列块 EAB（embedded array block）、快速互
联以及 IO 单元构成，每个逻辑阵列块 包含8 个逻辑单元 LE（logic element）
和一个局部互联。每个逻辑单元则由一个4 输入查找 表（LUT）、一个可编程触
发器、快速进位链、级连链组成，多个 LAB 和多个 EAB 则可通过快速通道互相
连接[3]。EAB 是 Cyclone IV 系列器件在结构设计上的一个重要部件，他是输入
端口和输出端口