基于FPGA的语音密码锁系统的研究与设计


  电子密码锁 系统主要由电子锁体、电子密匙等部分组成,一把电子密匙里能存放多组开锁密码,用户在使用过程中能够随时修改开锁密码,更新或配制钥匙里开锁密码。一把电子锁可配制多把钥匙。语音方面的广泛应用,使得具有语音播放的电子密码锁使用起来更加方便。语音密码锁的体积小、保密性能好、使用方便,是用在保险箱、电话或是房门上不可少的部分。

  本文介绍的基于FPGA的语音密码锁电路具有显示接口,显示时可以是明文也可以是密文星号。由于FPGA具有ISP功能,当用户需要更改时,如增加口令位数和更改口令权限管理时,只需更改FPGA中的控制和接口电路,利用EDA工具将更新后的设计下载到FPGA中即可,无需更改外部电路,这就大大提高了设计效率。而且采用FPGA设计的电子密码锁与单片机控制的电子密码锁相比结构简单、具有更高的系统保密性和可靠性。这种基于FPGA的电子密码锁可以应用在办公室、仓库、宾馆等人员经常变动的场所。

  语音密码锁系统的设计

  本设计中的语音密码锁具有如下功能:

  ①电子密码锁部分功能如下:

  密码输入:按下一个数字键,就输入一个数值,并在显示器的最右方显示出该数值,并将先前已经输入的数据依次左移一个数字位置,当超出四位时锁定数字键,不响应其输入值。

  密码清除:按下此键可清除前面所有的输入值,清除成为“- - - -”。

  数字位退格:按下此键可清除最低的数字位,并使各位向右移。

  密码设定:按下此键时会将目前的数字设定成新的密码。

  激活电锁:按下此键可将密码锁上锁。

  解除电锁:按下此键会检查输入的密码是否正确,密码正确即开锁,如果密码错误次数超过三次,系统将进入锁定状态。

  万能密码:为了怕使用者忘记密码,系统维护者可考虑设计一个万用密码(8421),不论原先输入的密码是什么,只要输入万用密码即可开锁。

  ②语音部分功能如下:

  录音:能根据所需的内容实现语音录制,为播放准备。

  放音:根据系统所处的不同时段以及不同的按键值播放不同的语音提示,以方便使用者操作。

  报警:在密码输入错误时,发出报警音。

硬件设计

  根据整个系统的技术要求,选择硬件电路的设计方案,整个系统原理如图1所示。

基于FPGA的语音密码锁系统的研究与设计

  根据整个电路的结构可分为几个功能模块:显示模块、电子锁状态指示灯(LED绿:密码正确开锁,LED红:进入死锁状态,LED黄:密码错误)、键盘模块、语音模块等。下面分别对各个功能模块进行详细的介绍。

  显示模块

  本设计主要是设计一个四位的语音密码锁,因此选择了四位共阴数码管,对输入数字与系统状态进行显示,其接口如图2所示。

基于FPGA的语音密码锁系统的研究与设计

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