数电实验：密码保险箱

1.设计理念

通过拨动开关输入由四位二进制表示的密码，然后按键确认输入并校验。
如果校验通过，则led不亮，数码led显示0提示开锁。
如果校验失败，则数码led不亮，led全亮，启动报警，直到输入正确密码并再次确认校验成功后，led灭，数码led显示0提示开锁。

安全性：

• 开锁成功或失败提示明显；
• 密码组合一共16种供选择。但一旦输入错误便进入报警模式；
• 需要确认输入，避免意外误触；

视频见附件。

2.代码
(1) my_codelock.v

module my_codelock(seg_led,										//数码
							led_state,key_confirm,sw_input,		//led，开关，按键
							clk,rst										//消抖需要的输入
							);

	input key_confirm;												//按键=确认
	input [3:0] sw_input;											//拨动开关=输入密码
	output [7:0] led_state;
	reg [7:0] led_state;												//led表示状态
	reg [8:0] seg_led;
	output [8:0] seg_led;											//数码管提示正确打开	
	
	
	input clk,rst;	
	
	always@(*)begin
	seg_led=9'h00;
	if (key_confirm==0)begin										//当按下确认开始校对
	if (sw_input==4'b0101) begin
		led_state=8'b1111_1111;										//如果密码正确，那就不亮led亮数码板
		seg_led=9'h3f;										
		end
		else begin
		led_state=8'b0000_0000;
		end
	end
	end
	 debounce  u1 (                               
                       .clk (clk),
                       .rst (rst),
                       .key (key_confirm),
                       .key_pulse ()
                       );
	
endmodule

(1) debounce.v

module debounce (clk,rst,key,key_pulse);
 
        parameter       N  =  1;                      //要消除的按键的数量
 
	input             clk;
        input             rst;
        input 	[N-1:0]   key;                        //输入的按键					
	output  [N-1:0]   key_pulse;                  //按键动作产生的脉冲	
 
        reg     [N-1:0]   key_rst_pre;                //定义一个寄存器型变量存储上一个触发时的按键值
        reg     [N-1:0]   key_rst;                    //定义一个寄存器变量储存储当前时刻触发的按键值
 
        wire    [N-1:0]   key_edge;                   //检测到按键由高到低变化是产生一个高脉冲
 
        //利用非阻塞赋值特点，将两个时钟触发时按键状态存储在两个寄存器变量中
        always @(posedge clk  or  negedge rst)
          begin
             if (!rst) begin
                 key_rst <= {N{1'b1}};                //初始化时给key_rst赋值全为1，{}中表示N个1
                 key_rst_pre <= {N{1'b1}};
             end
             else begin
                 key_rst <= key;                     //第一个时钟上升沿触发之后key的值赋给key_rst,同时key_rst的值赋给key_rst_pre
                 key_rst_pre <= key_rst;             //非阻塞赋值。相当于经过两个时钟触发，key_rst存储的是当前时刻key的值，key_rst_pre存储的是前一个时钟的key的值
             end    
           end
 
        assign  key_edge = key_rst_pre & (~key_rst);//脉冲边沿检测。当key检测到下降沿时，key_edge产生一个时钟周期的高电平
 
        reg	[17:0]	  cnt;                       //产生延时所用的计数器，系统时钟12MHz，要延时20ms左右时间，至少需要18位计数器     
 
        //产生20ms延时，当检测到key_edge有效是计数器清零开始计数
        always @(posedge clk or negedge rst)
           begin
             if(!rst)
                cnt <= 18'h0;
             else if(key_edge)
                cnt <= 18'h0;
             else
                cnt <= cnt + 1'h1;
             end  
 
        reg     [N-1:0]   key_sec_pre;                //延时后检测电平寄存器变量
        reg     [N-1:0]   key_sec;                    
 
 
        //延时后检测key，如果按键状态变低产生一个时钟的高脉冲。如果按键状态是高的话说明按键无效
        always @(posedge clk  or  negedge rst)
          begin
             if (!rst) 
                 key_sec <= {N{1'b1}};                
             else if (cnt==18'h3ffff)
                 key_sec <= key;  
          end
       always @(posedge clk  or  negedge rst)
          begin
             if (!rst)
                 key_sec_pre <= {N{1'b1}};
             else                   
                 key_sec_pre <= key_sec;             
         end      
       assign  key_pulse = key_sec_pre & (~key_sec);     
 
endmodule

3.RTL电路