cerradura digital
TRANSCRIPT
CERRADURA DIGITAL PROGRAMABLE
AUTORES:
HÉCTOR CEREZO COSTAS
DIEGO GONZÁLEZ MÉNDEZ
ÍNDICE
• Especificaciones.• Funcionamiento y manejo por parte de un usuario no
experto.• Diagrama de operaciones.• Diagrama de bloques• Esquemático de nivel superior.• Descripción del diseño.• Elementos diseñados en VHDL.• Testbench y simulaciones.• Estimación de recursos. • Consideraciones finales.
ESPECIFICACIONES:
• Cerradura digital con clave de 4 dígitos.• Cerradura conectada a un teclado matricial:
-Con números de 0 a 9.-Un botón para programar la clave.-Un led rojo que se activa al pulsar el
botón de programar.-Un led verde que se activa mientras
la cerradura está abierta.
Botón Código (hexadecimal)
0 “00”
1 “11”
2 “22”
3 “33”
4 “44”
5 “55”
6 “66”
7 “77”
8 “88”
9 “99”
ESPECIFICACIONES(2):
• El código de 8 bits en el que se codifica la tecla pulsada es el siguiente:
FUNCIONAMIENTO:
• Para abrir la cerradura hay que introducir una clave de 4 dígitos programada con anterioridad.
• Para programar la clave hay que:– Pulsar el botón de programar en el teclado.
– Introducir la clave antigua.• (En ese momento se activará el led rojo que indica que
estamos programando).
FUNCIONAMIENTO(2):
– Una vez que la puerta se haya cerrado introducimos los cuatro dígitos de la nueva clave.
• (El led rojo se desactiva indicando que se acabó la programación de clave).
DIAGRAMA DE OPERACIONES
INICIO
Tecla pulsada
Señal programar
Guardamos en registro clave
Guardamos en registro dato
Tecla pulsada
Señal programar
Guardamos en registro clave
Tecla pulsada
Señal programar
Guardamos en registro clave Guardamos en
registro dato
Tecla pulsada
Cerró puerta
Programar clave
Acierto combinación
Señal programar
Señal programar a ‘1’
Abrir puerta.Encender led.
Nueva claveS. programar a 0
Guardamos en registro clave
Guardamos en registro clave
Señal programar
Guardamos en registro dato
SI
SI
SI
SI
SI
SI
SI
SI
SI
SI
SI
SI
NO
NO
NO
NO
NO
NO NO
NO
NO
NO
NO
UNIDADOPERATIVA
UNIDADCONTROL
TECLADOMATRICIAL
CircuitoControlPuerta
CircuitoAcoplamiento
Led
DIAGRAMA DE BLOQUES:
Esquemático nivel superior(2):-Bloque de 2 registros de 8 bits+1comparador.
(Este bloque se repite 4 veces)
Esquemático nivel superior(3):-Bloque del circuito de control de la cerradura digital:
Esquemático nivel superior(4):-Bloque Temporizador
-Formación de señales t_dato y t_clave
Esquemático nivel superior(5):
Esquemático total del circuito:
DESCRIPCIÓN DEL DISEÑO
• Unidad operativa.
• Unidad de control.
• Sistema completo.
UNIDAD OPERATIVA:
• Componentes:– 8 registros de 8 bits.(4 para guardar la clave y 4
para guardar la combinación pulsada).– 4 comparadores con 2 entradas de 8 bits.– 1 temporizador(pensado para temporizar 10 s).– 2 puertas and de 2 entradas.– 1 puerta and de 5 entradas.
UNIDAD OPERATIVA(2):
• Información se introduce en los registros cada vez que se activa nuevo_dato.
• La salida de los registros está unida a la entrada de datos de los registros siguientes.(Cada vez que se produce la entrada de un dato en el primer registro se desplaza el contenido de los tres primeros registros a los adyacentes).
• La introducción de información se hará en los registros de clave o dato en función de la señal program.
UNIDAD OPERATIVA (3):
• Cuando se activa la señal nueva_combinación se desinhibe la salida de los comparadores.
• Se compara los contenidos de los registros de clave y de la combinación pulsada por el usuario y en caso de que sean iguales se activa la señal de inicia del temporizador.
• Al activarse la señal de inicia se activa la señal de apertura del temporizador.
UNIDAD OPERATIVA(4):
• Al finalizar la temporización se activa la señal de termina,se desactiva la señal de apertura y se resetea el temporizador.
• La señal termina permanece activa solo un ciclo de reloj mientras que la señal apertura permanece activa durante la temporización.
UNIDAD DE CONTROL:
• Entradas:– Reset (asíncrona).– Clk (señal de reloj).– Pulsador_dato (se activa cada vez que usuario
pulsa una tecla).– Pulsador_program (se activa cuando usuario
pulsa el botón de program).
UNIDAD DE CONTROL(2):
– Acierto_combinación (activa cuando las salidas de los 4 comparadores es 1 y nueva_combinación está activa).
– Apertura:(activa mientras está abierta la puerta).
UNIDAD DE CONTROL(3):
• Salidas(todas síncronas):– Nuevo_dato: se activa durante un ciclo de reloj– Nueva_combinación: se activa durante un ciclo
de reloj– Program: se activa cuando el usuario ha
pulsado el botón de programar y acierta la combinación antigua y se desactiva una vez programada la nueva clave.
UNIDAD DE CONTROL(4):Símbolo esquemático:
Código en Vhdl
E0
E1
E2
E3
E4
E5
E6
E7
E9
E8
E10
E12 E13
E11
PULSADOR_DATO
PULSADOR_DATO
PULSADOR_DATO
PULSADOR_DATO
NUEVO_DATO=1
NUEVO_DATO=1
NUEVO_DATO=1
NUEVO_DATO=1
NUEVO_DATO=0
NUEVO_DATO=0
NUEVO_DATO=0
NUEVO_DATO=0
PROGRAM=1PROGRAM=0
PROGRAM=0
ACIERTO_COMBINACION=1
ACIERTO_COMBINACION=0
PULSADOR_PROGRAM=1 PULSADOR_PROGRAM=1
PROGRAM=1
NUEVA_COMBINACION
APERTURA= 0
GRAFO DE ESTADOS.
SISTEMA COMPLETO
• Está formado por la interconexión de las unidades operativa y de control. A estas irían conectados el teclado, el circuito de control de puerta y el de activación de led.
ELEMENTOS DISEÑADOS EN VHDL.
• Comparador de 8 bits.
• Registro de 8 bits.
• Temporizador.
TESTBENCH Y SIMULACIONES
• Unidad de control. – Testbench.– Simulación.
• Sistema completo.– Testbench.– Simulación.
• Unidad operativa. – Comparador.
• Testbench.• Simulación.
– Registro.• Testbench.• Simulación.
– Temporizador.• Testbench.• Simulación.
ESTIMACIÓN DE RECURSOS.
• Se ha utilizado el PLD XC95108-7-PC84 de la familia Xilinx.
• Usamos 83 de las 108 macroceldas (77%).
• Registros usados de 1 bit: 81 de 108 (75%).
• Pins usados: 14 de 69 (21%).
• Bloques funcionales usados: 176 de 216 (82%).
CONCLUSIONES FINALES
• Se hace un uso bastante completo de los recursos del PLD.
• Frecuencia de trabajo de 51,28 Mhz.
• El led verde irá conectado a la señal de apertura.
• El led rojo irá conectado a señal program.