(數(shù)電課程設(shè)計(jì))ASCII碼鍵盤(pán)編碼電路設(shè)計(jì)

1、數(shù) 字 電 路 課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告論 文 題 目 ASCII碼鍵盤(pán)編碼電路設(shè)計(jì) 學(xué)生專業(yè)班級(jí) 通信工程2011級(jí)1班 學(xué)生姓名（學(xué)號(hào)） 劉成（20112760） 設(shè)計(jì)小組其他同學(xué)姓名（學(xué)號(hào)） 王駿（20112836） 指 導(dǎo) 教 師 宋彩霞 完 成 時(shí) 間 2013年10月26日 實(shí) 習(xí) 地 點(diǎn) 信息樓214 2013 年 10 月 27 日ASCII碼鍵盤(pán)編碼電路設(shè)計(jì)一、課程的選擇與設(shè)計(jì)要求：ASCII碼鍵盤(pán)編碼電路的任務(wù)是把鍵盤(pán)上所按下之按鈕產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)信號(hào)，編成一個(gè)對(duì)應(yīng)的ASCII代碼從輸出端輸出。ASCII碼編碼表請(qǐng)參看有關(guān)教材。鍵盤(pán)共8*8=64個(gè)鍵，在外加兩個(gè)控制鍵Shift 鍵

2、和Ctrl鍵作用下，共完成128個(gè)鍵的ASCII碼輸出。其中，Shift 鍵為英文大小寫(xiě)字母及其它符號(hào)控制鍵。Ctrl鍵為文字符號(hào)（也稱控制符號(hào)）和字符控制符。鍵盤(pán)字母排列參見(jiàn)下圖。當(dāng)按下某鍵，變將鍵所在的列線與行線接通，于是將列線上的“1”電平傳給行線，而沒(méi)有按下之按鍵所在的列線與行線不同，這些行線仍保持低電平。HPXSP(08AIQY!)19BJRZ“*2:CKS#+3;DLT$,4<EMU%-5=FNV&.6>GOW，/7? 二、設(shè)計(jì)任務(wù)分析： ASCII碼鍵盤(pán)編碼電路的任務(wù)是把鍵盤(pán)上所按下按鈕產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)信號(hào)，編成一個(gè)對(duì)應(yīng)的ASCII代碼從輸出端輸出。鍵盤(pán)共8*8=6

3、4個(gè)鍵，在外加兩個(gè)控制鍵Shift 鍵和Ctrl鍵作用下，共完成128個(gè)鍵的ASCII碼輸出。其中，Shift 鍵為英文大小寫(xiě)字母及其它符號(hào)控制鍵。Ctrl鍵為文字符號(hào)（也稱控制符號(hào)）和字符控制符。當(dāng)按下某鍵，變將鍵所在的列線與行線接通，于是將列線上的“1”電平傳給行線，而沒(méi)有按下之按鍵所在的列線與行線不同，這些行線仍保持低電平。這個(gè)任務(wù)可以分解為如下幾個(gè)部分：1、開(kāi)關(guān)：通過(guò)控制鍵盤(pán)產(chǎn)生開(kāi)關(guān)信號(hào)，也就是用高八個(gè)開(kāi)關(guān)低八個(gè)開(kāi)關(guān)和外加兩個(gè)開(kāi)關(guān)來(lái)控制信號(hào)的高低。2、開(kāi)關(guān)信號(hào)的編碼如下。高位低位000001010011100101110111000 、H hP pZ zSP   N

4、UL(    BS0 DEL8   CAN001A aI iQ qY y!   SOH)    HT1   DC19    EM010B bJ jR rZ z“   STX*    LF2   DC2:   SUB011C CK kS s #   ETX+    VT3   DC

5、3;   ESC100D DL lT t |$   EOT    FF4   DC4<    FS101E EM mU u %   ENQ-    CR5   NAK=   GS110F FN nV v &   ACK.    SO6   SYN>    RS111G

6、gO oW w_ DEL,   BEL/    SI7   ETB?   US3、Shift鍵和Ctrl鍵的實(shí)現(xiàn)：當(dāng)按下某鍵時(shí)，在輸出端會(huì)顯示該鍵上檔的ASCII碼，對(duì)于鍵盤(pán)的前四列當(dāng)按下該鍵的同時(shí)，按下Shift鍵輸出端輸出該鍵下檔字符的ASCII碼。對(duì)鍵盤(pán)的后四列當(dāng)按下該鍵的同時(shí)，按下Ctrl鍵輸出端輸出該健下檔字符的ASCII碼。4、ASCII碼的輸出：任意接通鍵盤(pán)按鍵的行、列，輸出的ASCII碼即為行列交點(diǎn)處字符的ASCII碼。三、具體設(shè)計(jì)過(guò)程的描述：對(duì)比本編碼與標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼可知，本編碼的前四

7、列上檔字符比標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼小64（1000000B），下檔字符比標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼小96（1100000B）。后四列上檔字符與標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼相同，下檔字符比標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼大32（100000B）。因此在編碼后需對(duì)編碼值進(jìn)行修正以得到正確的ASCII碼。本設(shè)計(jì)采用加法器對(duì)編碼進(jìn)行修正。觀察本編碼與標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼差值可知，只需要對(duì)編碼所得高位部分進(jìn)行適量的修正即可得到標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果。本設(shè)計(jì)采用串行進(jìn)位加法器以實(shí)現(xiàn)該邏輯功能。對(duì)鍵盤(pán)上的前四列上檔字符需要使用加法器對(duì)其高位加1000B，當(dāng)按住shift時(shí)要輸出低檔字符的ASCII時(shí)，高位需加上1100B。對(duì)鍵盤(pán)的后四列，其上檔字符的編碼正好等于標(biāo)準(zhǔn)A

8、SCII碼無(wú)需處理，當(dāng)按住ctrl輸出其下檔字符時(shí)，由于其編碼比ASCII碼大32，需要對(duì)其高位減去100B,即加上1100B（100B的補(bǔ)碼），即得到所按鍵的ASCII碼。由于在未按下shift或ctrl在修正時(shí)所加的數(shù)不同，故本設(shè)計(jì)采用數(shù)值比較器對(duì)編碼進(jìn)行前四列與后四列的區(qū)分。四、設(shè)計(jì)方案的確定：圖1 如上圖1，此部分采用兩個(gè)DSWPK_8開(kāi)關(guān)來(lái)控制信號(hào)的輸入。其中上邊的開(kāi)關(guān)控制八列即ASCII碼高三位，下邊的開(kāi)關(guān)控制八行即ASCII碼低三位。74LS148D即優(yōu)先編碼器主要是對(duì)輸入進(jìn)行編碼，由于此編碼器是低電平有效故需要反相器。采用四個(gè)74LS04D即六反相器對(duì)74LS148D的輸入與輸

9、出進(jìn)行電平的轉(zhuǎn)換，即高低電平的轉(zhuǎn)換。將U1、U2反相器和U5編碼器的VCC接12V，GND接地。U1的六個(gè)輸入端依次接到開(kāi)關(guān)的前六個(gè)代表著前六列，U2第5個(gè)和第6個(gè)輸入端接到開(kāi)關(guān)的后兩個(gè)代表著后四列。U1的六個(gè)輸出端接到U5即編碼器的前六個(gè)輸入端，U2第5個(gè)和第六個(gè)輸出端接到U5即編碼器的后兩個(gè)輸入端。將U5編碼器的三個(gè)輸出端接到U2反相器前三個(gè)輸入端，至此U2反相器前三個(gè)輸出端就是未修正的列ASCII碼。下面的U3、U4反相器和U6編碼器的行接法與列接法類(lèi)似，如圖1。圖2如上圖2是最后一部分，此部分的作用是對(duì)74LS148D編碼后的碼進(jìn)行修改，同時(shí)增加Ctrl和Shift在電路中的作用，主要

10、作用為：當(dāng)不按下Shift時(shí)對(duì)鍵盤(pán)上的前四列上檔字符需要使用加法器對(duì)其高位加1000B，當(dāng)按住shift時(shí)要輸出低檔字符的ASCII需要使用加法器對(duì)其高位加上1100B。對(duì)鍵盤(pán)的后四列，其上檔字符的編碼正好等于標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼無(wú)需處理，當(dāng)按住ctrl輸出其下檔字符時(shí)，由于其編碼比ASCII碼大32，需要對(duì)其高位減去100B,即加上1100B（100B的補(bǔ)碼），電路圖實(shí)現(xiàn)如上。采用U14即74LS85D數(shù)值比較器來(lái)區(qū)分前后四列。其具體方法是：前三個(gè)輸入即A3、A2、A1為011，B3、B2、B1為編碼器編碼后的碼。則OAGTB即A>B與OAEQB即A=B輸出端為前四列，與shift相接。O

11、ALTB即A<B輸出端為后四列，與ctrl相接。最終實(shí)驗(yàn)時(shí)七個(gè)小燈泡的亮與否代表著最后的ASCII碼，亮代表高電位1，不亮代表低電位0，讀ASCII碼時(shí)是從上向下讀的。圖3整體電路如上圖3。五、各元件的主要參數(shù)與系統(tǒng)實(shí)施：1、74LS14807 編碼輸入端(低電平有效) EI 選通輸入端(低電平有效) A0、A1、A2 編碼輸出端(低電平有效) GS 寬展端(低電平有效) EO 選通輸出端優(yōu)先編碼器74ls148功能表輸入輸出EII0I1I2I3I4I5I6I7A2A1A0GSEO1xxxxxxxx11111011111111111100xxxxxxx0000010xxxxxx01001

12、100xxxxx011010100xxxx0111011100xxx01111100100xx011111101100x011111111010001111111111102、74LS04供電電壓： 4.75V-5.25V輸出高電平電流： -0.4mA輸出低電平電流： 8mA74HC04是內(nèi)含6組相同的反相器。即1A輸入高電平，1Y輸出低電平 六反相器3、74LS85A0A3字A輸入端B0B3字B輸入端AB AB 級(jí)聯(lián)輸入端AB AB 級(jí)聯(lián)輸入端 AB AB 級(jí)聯(lián)輸入端 FAB A等于B輸出端FAB A大于B輸出端FAB A小于B輸出端74LS85功能表4、74LS183引出端符號(hào)1A、1B、

13、2A、2B運(yùn)算數(shù)輸入端1CIn 、2 CIn進(jìn)位輸入端1COn1、2COn1進(jìn)位輸出端1F、2F 和輸出端功能表任意接通鍵盤(pán)按鍵的行、列，輸出的ASCII碼即為行列交點(diǎn)處字符的ASCII碼。例如：行線接001，列線接000 ，未按shift輸出為1000001B 即為A的ASCII碼，如下圖4。圖4按住shift時(shí)輸出為1100001B即為a的ASCII碼，如下圖5。圖5行線接000，列線接100，未按ctrl時(shí)輸出為0100000B即為的ASCII碼，如下圖6。圖6按下ctrl時(shí)輸出為0000000B即為NUL的ASCII碼，如下圖7。圖7六、安裝調(diào)試中的主要問(wèn)題及解決方法：在本次實(shí)習(xí)中電路

14、圖前半部分挺容易想出來(lái)的，但在ASCII碼修正時(shí)有前后四列之分很難解決。剛開(kāi)始并沒(méi)有想到用數(shù)值比較器只是用兩根線來(lái)代表shift和ctrl，并以此來(lái)用加法器對(duì)其ASCII碼修正，始終沒(méi)想出解決的辦法。后來(lái)有人提議用數(shù)值比較器把前后四列分開(kāi)這個(gè)問(wèn)題才被解決，具體方法見(jiàn)上面的74LS85D數(shù)值比較器分析。其次遇到的另一個(gè)問(wèn)題是開(kāi)關(guān)太多若一個(gè)一個(gè)分開(kāi)按顯得電路圖很亂，并且不好分析。為此我們用能同時(shí)控制8個(gè)不同電路的開(kāi)關(guān)來(lái)代替。最后電路原理圖雖然設(shè)計(jì)出來(lái)了，由于芯片引腳比較多故在連線時(shí)一不小心就弄錯(cuò)接口使之運(yùn)行失敗，只是連這個(gè)圖就連了三遍才運(yùn)行成功，因此理論與實(shí)踐都得重視啊。七、收獲與體驗(yàn)：通過(guò)本次實(shí)習(xí)我學(xué)到了很多東西，通過(guò)和小組同學(xué)的討論意識(shí)到自己考慮的太片面了，而且討論時(shí)有一些自己想不通的也能解決。這讓我知道了團(tuán)隊(duì)合作的好處，在以后處理問(wèn)題是一定要做好全面的思考，注重各方面的因素。在知識(shí)方面進(jìn)一步的掌握了74LS148、74LS04、74LS85、74LS183芯片的主要參數(shù)和功能，并能熟練的運(yùn)用它們。同時(shí)以前不管什么事情都是自己做，現(xiàn)在才明白與人合作效率要高得多。此次課程設(shè)計(jì)涉及或、非門(mén)，簡(jiǎn)單組合邏輯電路芯片的使用以及