DEVELOPMENT OF THE "COMBINATION LOCK" DEVICE IN THE QUARTUS SOFTWARE ENVIRONMENT

Danil Vladimirtsev

Student, Department of Communications and Information Security, Omsk State Technical University, Russia, Omsk

Аннотация. В данной статье проведено проектирование устройства поиска среднего арифметического с выводом на семисегментный дисплей.

Abstract. In this article, the design of an arithmetic mean search device with output to a seven-segment display was carried out.

Ключевые слова: Ключевые слова: Счетчик, Код Грея, Quartus, Программируемая логическая матрица, Программируемая логическая интегральная схема, Проектирование, Структурная схема.

Keywords: Keywords: Counter, Gray Code, Quartus, Programmable logic matrix, Programmable logic integrated circuit, Design, Block diagram.

Разработку «Кодового замка» будем реализовывать на языке текстового описания Verilog.

Код будет содержать пять входов и выходов. В проекте задействуем семисегментные индикаторы(для отображения пароля), кнопку(для перезаписи пароля), движковые рычаги(для задания комбинации пароля и проверки правильности введенного пароля).

Алгоритм нашего замка имеет привязку по времени к генератору прямоугольных импульсов с тактовой частотой 50 Гц. Весь процесс будет происходить на каждый положительный фронт импульса генератора. Это поможет избежать разницы выполнения каких-либо команд во времени, что непременно повысит надежность проекта от программных ошибок.

Пароль от нашего «Кодового замка» будет четырехзначным, и задаваться движковыми рычагами. Так как количество рычагов, на используемом ПЛИС,

10 штук, а для задачи десятичной цифры в двоичном коде необходимо 4 рычага, процесс ввода пароля будет разделен на два этапа. Каждый этап будет задавать две цифры восьмью рычагами, а девятый рычаг будет позволять переключаться между ними.

Десятый рычаг будет проводить проверку на правильность ввода и в случае удачи зажигать нулевой светодиод, что будет соответствовать открытию дверцы.

Смену пароля можно будет реализовать следующим способом:

1. Выставить нужную комбинацию цифр для первого этапа и зажать нулевую кнопку.
2. Повторить аналогичные действия для второго этапа.

Программный код для устройства «Кодовый замок» приведен ниже:

module project(clk, sw, sw8, sw9, ind0, ind1, ind2, ind3, t, led); input clk; input [7:0] sw; input sw8;  input sw9;  input t;

output led; output [6:0]ind0; output [6:0]ind1; output [6:0]ind2; output [6:0]ind3; reg a;  reg [6:0]ee0; reg [6:0]ee1; reg [6:0]ee2; reg [6:0]ee3;

reg [6:0] password; reg [6:0] password1; reg [6:0] password2; reg [6:0] password3; always @ (posedge clk)

begin

if (sw8 == 1'b0) begin case (sw[3:0])

4'b0000: ee0=7'b1000000;

4'b0001: ee0=7'b1111001;

4'b0010: ee0=7'b0100100;

4'b0011: ee0=7'b0110000;

4'b0100: ee0=7'b0011001;

4'b0101: ee0=7'b0010010;

4'b0110: ee0=7'b0000010;

4'b0111: ee0=7'b1111000;

4'b1000: ee0=7'b0000000;

4'b1001: ee0=7'b0010000;

endcase

case (sw[7:4])

4'b0000: ee1=7'b1000000;

4'b0001: ee1=7'b1111001;

4'b0010: ee1=7'b0100100;

4'b0011: ee1=7'b0110000;

4'b0100: ee1=7'b0011001;

4'b0101: ee1=7'b0010010;

4'b0110: ee1=7'b0000010;

4'b0111: ee1=7'b1111000;

4'b1000: ee1=7'b0000000;

4'b1001: ee1=7'b0010000;

endcase end

if (sw8 == 1'b1) begin case (sw[3:0])

4'b0000: ee2=7'b1000000;

4'b0001: ee2=7'b1111001;

4'b0010: ee2=7'b0100100;

4'b0011: ee2=7'b0110000;

4'b0100: ee2=7'b0011001;

4'b0101: ee2=7'b0010010;

4'b0110: ee2=7'b0000010;

4'b0111: ee2=7'b1111000;

4'b1000: ee2=7'b0000000;

4'b1001: ee2=7'b0010000;

endcase

case (sw[7:4])

4'b0000: ee3=7'b1000000;

4'b0001: ee3=7'b1111001;

4'b0010: ee3=7'b0100100;

4'b0011: ee3=7'b0110000;

4'b0100: ee3=7'b0011001;

4'b0101: ee3=7'b0010010;

4'b0110: ee3=7'b0000010;

4'b0111: ee3=7'b1111000;

4'b1000: ee3=7'b0000000;

4'b1001: ee3=7'b0010000;

endcase end

if (t==1'b0)

begin password = ee0; password1 = ee1;  password2 = ee2;  password3 = ee3; end

if (sw9==1'b1) if ((ee0 == password) & (ee1 == password1) & (ee2 == password2) & (ee3

== password3)) a = 1'b1; else a=1'b0; else a=1'b0; end

assign ind0 = ee0; assign ind1 = ee1; assign ind2 = ee2; assign ind3 = ee3; assign led = a; endmodule

Проведѐм функциональную симуляцию работы устройства:

Рисунок 1. Функциональная симуляция

Описание:

1. рычаг t в положении 1 (запоминание не происходит), sw8 = 0 – запись первых двух чисел справа, sw = 00010000 – задали цифры 1 и 0;
2. sw8 = 1 – запись последних двух чисел, sw = 0010000 – соответственно цифры 2 и 0;
3. t = 0 – произошло запоминание пароля «2010»;
4. t = 1(запоминание не происходит), sw8 = 0, задаем первые две цифры, sw = 0001000 – задал цифры 1 и 0;
5. sw8 = 1 – задаем последние две цифры, sw = 0010000 – 2 и 0;
6. sw9 = 1 – происходит проверка правильности введенного пароля, выход led = 1, следовательно пароль верный;
7. задаем случайные цифры для проверки, sw9 = 0, т.к. пока происходит ввод пароля, проверка не нужна;
8. sw = 1 – происходит проверка, пароль неверный, соответственно, led =0.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной курсовой работе было разработано устройство «Кодовый замок» в программной среде Quartus с использованием ПЛИС. В ходе выполнения работы изучены методы программирования ПЛИС для разнообразных целей, освоены базовые знания в области программирования интегральных схем.

В данном проекте была изучена работа с семисегментными индикаторами, кнопками и рычагами. Изучен принцип привязки действий к тактовому генератору, для повышения надежности проекта.