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.