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下载我们的免费GreenPAK设计软件[1]，打开。gp文件[2]，并使用GreenPAK开发工具[3]在几分钟内将设计冻结到您自己的定制IC中。

雷竞技电竞平台Dialog Semiconductor提供了一个完整的应用笔记[4]库，包括设计示例以及Dialog IC内的功能和模块的说明。

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2. AN-1113带键盘入口的安全门锁。gp，绿派克设计文件，Dialog半导体雷竞技电竞平台
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5. SLG46620对话框数据表,半导体雷竞技电竞平台

介绍

这个应用说明展示了如何设计一个门锁，打开与一个基本的安全代码。该项目使用了SLG46620V GreenPAK IC[5]，一个4x4键盘，一个驱动器和直流电机。本项目分为三个阶段:

1. 从4x4键盘接收数据
2. 将安全代码与输入的数据进行比较
3. 控制开锁，等待时间和重新上锁

系统视图

在这个设计中使用的键盘是一个4x4的键盘，有4行4列，键承载数字，符号和字母字母。用户按下的按钮关闭不同的开关。我们通过检查这些开关的状态来感知按钮的按下。

为了启动扫描过程，我们依次对每一行应用逻辑“1”，并检查来自列的信号，以了解哪个开关是用户关闭的。为了给这几行分别赋予逻辑“1”，我们使用了一个解码器。解码器是一种电路，它只有一个输出是有源的，这取决于它的输入状态。

因为只有一个输出是活动的，逻辑“1”不能同时应用于多行。这使得它接收到的数据是真实的。译码器设计为2x4，因为键盘有4条线。我们可以使用4个2位lut制作一个2x4解码器。解码器的LUT和真值表设置如图2所示:

输入		输出
A1	A0	D3	D2	D1	D0
0	0	0	0	0	1
0	1	0	0	1	0
1	0	0	1	0	0
1	1	1	0	0	0

使用两个计数器设置解码器的输入。这样，这些线就会被连续扫描。从解码器真值表中可以看出，输入1的变化时间是输入0的2倍。这就是为什么将CNT6计数器的输出周期设置为CNT5计数器输出周期的2倍。

计数器设置如图4所示。

在设置中，选择“LF OSC CLK”作为时钟。这将导致更大的输出周期，因为低频OSC CLK的频率很低。OSC/LF需要选择OSC电源模式为“Force power On”，才能使用LF OSC CLK。

计数器输出连接到DFFs的时钟，这样译码器的输入在这段时间内不会改变。这里的重点是在将计数器的输出连接到DFFs的时钟之前，对来自列的信号进行逆的逻辑与运算。这将确保在按下按钮时活动线路保持稳定。

当检测到按钮按下时，扫描功能停止，这进一步确保了结果数据的有效性。

当按下按钮时，由于机械和物理行为，按钮通常会产生多个打开/关闭过渡。这些转换可以被理解为在很短的时间内多次按压。为了防止这种情况发生，我们使用计时器在短时间内检查两次，以确保按钮确实被按下了。为了实现这一点，我们通过向来自列的信号添加延迟来创建一个反反弹函数，并使用原始信号对该信号执行逻辑与操作。我们将CNT9 / DLY9设置为模式延迟，配置设置如图5所示。

每个按钮按下将产生的信号，被用作CLK的检测电路的安全代码。我们在这个项目中选择的数字是1-5-9的顺序。为了理解与这些数字相关联的列的信号，将相关的行和列的信号相乘。所以:

• 第一行是1号
• 第二列，第五行
• 9的第三列和第三行是乘法。

密码控制单元

在前一节中，我们检查了用户输入的信号。在本节中，我们设计了一个电路，与所输入的按键数据进行比较，以满足所需的安全密码。输入的按钮数据必须以正确的顺序输入，以匹配3位安全密码。利用有限状态机宏单元可以设计出实现此功能的电路。

状态机是一个用于设计计算机程序或数字逻辑的概念。前者由有限数量的状态、转换和动作组成，可以用流程图建模，在满足条件时可以检测逻辑路径。

这个电路使用了三种不同的状态。当任何按钮按下数据未输入或输入false时，状态变为“Idle state”。用正确的值输入第一个按钮后，状态机切换到“第一个数字状态”。如果输入的数字不是正确的第二个数字，状态机将自己再次切换到“空闲状态”。如果输入的数字是正确的，它会切换到“第二数字状态”。当状态机处于第二状态时，如果输入的数字不正确，状态机将再次切换回“Idle state”。如果输入正确，则密码控制单元输出为1。为了设计这个状态机，可以绘制一个状态图，如图6所示:

我们在设计中使用了2个DFF，因为我们使用的状态机有3个状态。2个DFF可用于4个不同的状态。然后通过使用这个图表，我们创建了一个状态表，如图7所示。

当前状态		输入			下一个状态		输出
第一季度	Q0处	A2	A1	A0	第一季度	Q0处	正确的密码
0	0	X	X	0	0	0	0
0	0	X	X	1	0	1	0
0	1	X	0	X	0	0	0
0	1	X	1	X	1	0	0
1	0	0	X	X	0	0	0
1	0	1	X	X	0	0	1

在创建状态表时，首先写入输入和当前状态。根据当前状态的输入，然后写出相应的下一个状态。在下一状态下，根据当前状态和下一状态写入dff的输入。DFF的真值表如图8所示。

输入		下一个状态
nReset	D	问
0	X	0
1	0	0
1	1	1

如果DFF的输入值为1，则结果为1。如果给定0，它将是0。变化发生在CLK的上升边缘，DFF的输出保持不变，直到下一个逻辑变化通过时钟。

在形成状态表后，利用状态表和DFF的真值表，得到D1和D0的DFF的输入方程。这些方程如下:

D1 = a1 q1 ' q0

D0 = a0 q1 ' q0 '

正确密码= A2 Q1 Q0 '

在连接DFFs的输入端和时钟后，电路将如图9所示。

这里需要注意的一点是，密码控制电路在锁的开合时间内将保持在待机模式。我们可以通过将正确密码的信号与DFFs的nReset引脚连接来实现这一点。当DFF的nReset引脚为1时，DFF宏单元工作在正常模式，当nReset引脚为0时，DFF宏单元设置为复位模式，输出为0。当密码输入正确时，当“正确密码信号”为1时，密码控制电路进入待机模式。我们将正确的密码信号连接到一个DFF的时钟上，并将VDD信号连接到该DFF的输入上，以在防盗锁开-关时间保持正确的密码信号为1。这样，当正确的密码信号激活时，DFF输出为1。

最后，在打开-关闭过程结束后，锁定状态信号被发送到该DFF的nReset引脚，开始一个新的安全码比较周期。

安全锁电路

安全锁电路是激活的最后阶段(安全密码电路发出正确的密码信号)，并控制驱动安全锁的驱动程序。这个电路有4个不同的阶段。这些都是:

• Idle状态-这是安全锁电路激活之前的初始状态。
• 开启状态-允许通过启动驱动器打开锁
• 等待状态-停止驱动程序，并保持锁打开一段时间。
• 关闭状态-允许通过倒车驱动程序关闭锁

安全门单元的状态图如图10所示。

与前面的图不同，这个图中状态的变化取决于时间周期，而不取决于输入。此外，州的移动有一定的顺序。防盗门单元状态表如下:

当前状态		下一个状态
第一季度	Q0处	第一季度	Q0处
0	0	0	1
0	1	1	1
1	1	1	0
1	0	0	0

根据这个表，我们可以写出DFFs的输入方程。

门状态DFF - 1 = K0

门状态DFF - 0 = K1 '

我们使用DLY1和DLY3设置安全锁的开-待-关时间。这些单元的设置如图12所示:

这里很重要的一点是将DFF输出与DLY电路的DFF IN引脚连接起来，DFF输出对应于开-关和待机状态。我们将K0和K1信号连接到DLY1的DLY IN引脚上，并使用逻辑和处理将该引脚设置为待机状态。这样，当状态机传递到' K1K0=11 '状态时，DLY1的pin为1，在延迟时间结束时，DLY1的输出为1，并向状态机发送一个信号传递到下一个状态。状态机传递到下一个状态后，DLY1被重置，因为DLY1的输入将为0。

同样的情况也适用于打开-关闭状态。由于启闭时间相同，使用1个DLY电路就足够了。我们通过逻辑异或处理将状态机的K1和K0信号连接到DLY3单元，并使用DLY3单元的dlyin引脚来安排开闭状态下的激活时间。当状态机为K1K0=01(打开)或K1K0=10(关闭)时，DLY3被激活，在指定的周期结束时，DLY3单元的输出被激活，并向状态机发送一个信号，以传递到下一个状态。这些信号通过逻辑或操作连接到状态机的CLK引脚。第一个触发状态机的信号是来自安全密码控制电路的正确密码信号。但是在将这个信号连接到状态机的时钟之前，我们应该先连接到PDLY块。将PDLY模块的模式设置为“Rising Edge Detector”后，通过对来自其他DLY模块的信号进行逻辑或运算，将PDLY输出连接到状态机的时钟上。

如果我们不使用PDLY块，逻辑或操作的结果会立即被设置为1，因为正确的密码信号是1。这种情况可以通过使用PDLY块来防止。当PDLY块捕捉到“上升边缘”时，它产生一次脉冲。这样，逻辑或运算的结果将不总是1，并且其他信号的变化会影响逻辑或运算的结果。

使用直流电机来开启和关闭安全锁。直流电机运行需要大电流和高电压，大于SLG46620V GreenPAK4设备所能提供的值。因此，一个单独的驱动电路，运行直流电机从系统中的另一个设备。该驱动器由来自SLG46620V的信号控制。如果我们将1和0相互发送到电机驱动器上的控制引脚，电机开始旋转。如果我们想改变电机的旋转，给电机驱动器的信号必须反转。0或1给两个引脚停止电机。在这个项目中，用于状态的dff是按照这个逻辑设置的。01开启状态，10关闭状态，11待机状态，00空闲状态。从状态机输出的信号可以直接连接到电机驱动器。 These signals can be connected in reverse for a second motor. After all connections are made, a security lock unit is shown in Fig. 13.

结论

在这个项目中，我们演示了如何完成一个由状态机描述的设计，并使用单个GreenPAK IC来实现它，此外，还考虑了驱动电机或执行器。指示器或其他功能也可以添加，因为在这个可编程混合信号IC中还有额外的电路可用。