基于 XC7A35TFTG256-1 的 4 位数字密码锁设计

分析和设计方法：

1. 首先，根据题意，我们需要设计一个 4 位数字代码锁，需要 4 个输入端和 1 个开箱钥匙孔信号 E 的输入端，以及一个输出端。
2. 为了实现锁的功能，我们需要在 FPGA 中使用组合逻辑电路实现。在实现过程中，我们需要先设计一个状态机来控制锁的状态，然后再根据状态机的状态设计组合逻辑电路。
3. 在设计状态机时，我们需要考虑到锁的两种状态：锁定状态和解锁状态。当锁处于锁定状态时，需要输入 4 位数字代码才能解锁；当锁处于解锁状态时，无需输入代码即可开锁。同时，我们还需要考虑到输入代码的错误情况，当输入的代码错误时，需要发出警报。
4. 在设计组合逻辑电路时，我们需要根据状态机的状态来判断输入的代码是否正确，如果正确，则输出解锁信号；如果错误，则输出警报信号。同时，我们还需要设计一个计数器来记录输入的代码位数，当输入完 4 位数字代码后，需要将状态机切换到解锁状态。

原理图： 使用 XC7A35TFTG256-1 芯片，可以使用其中的 LUT、FF 等硬件资源来实现组合逻辑电路。下图为该锁的原理图：

芯片使用： 该锁可以使用 XC7A35TFTG256-1 芯片来实现，该芯片内部包含有 LUT、FF 等硬件资源，可以用来实现组合逻辑电路和状态机。

真值表： 下表为该锁的真值表： | A | B | C | D | E | 解锁信号 | 警报信号 | |:-:|:-:|:-:|:-:|:-:|:--------:|:--------:| | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |

仿真： 在 Vivado 中使用 Verilog 语言进行仿真，下图为仿真波形：