4×4鍵盤(pán)掃描電路設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目成績(jī)?cè)u(píng)定表一、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求：1、設(shè)計(jì)任務(wù)：利用 EDA設(shè)計(jì)試驗(yàn)箱、微機(jī)和Quartus軟件系統(tǒng)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)4*4鍵盤(pán)掃描電路。設(shè)計(jì)過(guò)程中使用 Verilog HDL語(yǔ)言，完成硬件設(shè)計(jì)和功能仿真。最后下載EDA設(shè)計(jì)試驗(yàn)箱中予以實(shí)現(xiàn)。2、要 求：在時(shí)鐘控制下循環(huán)掃描鍵盤(pán)，根據(jù)列掃描信號(hào)和對(duì)應(yīng)鍵盤(pán)響應(yīng)信號(hào)確定鍵盤(pán)按鍵位置，并將按鍵值顯示在7段數(shù)碼管上。指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 二、指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 三、成績(jī)?cè)u(píng)定：指導(dǎo)教師簽名： 年 月

2、日四、系部意見(jiàn)：系部蓋章： 年 月 日設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)目錄TOC o 1-3 h u 一、設(shè)計(jì)目的1、掌握常用的輸入設(shè)備行列式鍵盤(pán)接口電路的實(shí)現(xiàn)方法。2、學(xué)習(xí)較復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。二、設(shè)計(jì)思路如下圖所示為“4 * 4鍵盤(pán)”模擬圖。行“kbrow”有四行：kbrow0、kbrow1、kbrow2、kbrow3。列“kbcol”有四列：kbcol0、kbcol1、kbcol2、kbcol3 通過(guò)給四行賦值循環(huán)地對(duì)每行進(jìn)行掃描，例如：通過(guò)行線(xiàn)賦值為“1000”時(shí)，這樣就使得第0行“0鍵、1鍵、2鍵、3鍵”處在高電平的狀態(tài)下。此時(shí)如果0鍵被按下，那么就有第0列輸出為高電平。即四位kbcol輸出為“100

3、0”，獲取鍵值為“0”然后在7段數(shù)碼管上顯示出來(lái)。圖1 4 * 4鍵盤(pán)三、設(shè)計(jì)內(nèi)容3.1、原理分析在數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，4*4矩陣鍵盤(pán)是一種常見(jiàn)的輸入裝置，通常作為系統(tǒng)的輸入模塊。對(duì)應(yīng)于鍵盤(pán)上每一個(gè)鍵的識(shí)別，一般采用掃描的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。下面介紹一種用列信號(hào)進(jìn)行掃描時(shí)的基本原理和流程，如圖2所示。當(dāng)進(jìn)行列掃描時(shí)，掃描信號(hào)由列引腳進(jìn)入鍵盤(pán)，以1000、0100、0010、0001的順序每次掃描不同的一列，然后讀取行引腳的點(diǎn)評(píng)信號(hào)，以此可以判斷是哪個(gè)按鍵被按下。例如，當(dāng)掃描行信號(hào)獨(dú)處的值為“0000”時(shí)，表示正在掃描“89AB”一列，如果該列沒(méi)有按鍵被按下，則由行信號(hào)讀出的值為“0000”；反之，如果按鍵

4、“9”被按下時(shí)，則該行信號(hào)讀出的值為“0110”。圖2 4 * 4鍵盤(pán)及行列代碼 3.1 1、4* 4鍵盤(pán)的掃描在這一部分中，利用時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行掃描和頻率計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)來(lái)完成對(duì)鍵盤(pán)的掃描。程序配套的4*4矩陣鍵盤(pán)電路圖如下圖所示：圖3 程序配套的4*4矩陣鍵盤(pán)電路圖時(shí)鐘信號(hào)給定相應(yīng)的時(shí)鐘信號(hào)，通過(guò)它的上升沿信號(hào)給計(jì)數(shù)器賦值。并同時(shí)讀取復(fù)位信號(hào)，一旦獲取到相應(yīng)的復(fù)位信號(hào)，所有鍵盤(pán)值即被初始化復(fù)位。3.1.2、掃描結(jié)果的顯示 用7段數(shù)碼管顯示相應(yīng)的掃描結(jié)果。其中7段數(shù)碼管采用共陰極讀取鍵值。當(dāng)某一鍵被按下，相應(yīng)的7段數(shù)碼管獲得高電平，便顯示該鍵值，如圖4所示：圖4 7段數(shù)碼管及所對(duì)應(yīng)的I/O接口3.1

5、.3、電路符號(hào)4*4矩陣鍵盤(pán)掃描電路的電路符號(hào)如圖5所示。輸入信號(hào)：時(shí)鐘信號(hào)clk；開(kāi)始信號(hào)start；行掃描信號(hào)kbrow3:0。輸出信號(hào)：列掃描信號(hào)kbcool3:0；7段顯示控制信號(hào)seg7_out6:0；數(shù)碼管地址選擇控制信號(hào)scan2:0，圖5 4*4矩陣鍵盤(pán)掃描電路的電路符號(hào)3.1.4、數(shù)碼管地址選擇控制信號(hào)數(shù)碼管地址選擇控制信號(hào)scan2:0用于選擇哪個(gè)數(shù)碼管顯示數(shù)字，8個(gè)數(shù)碼管（SM8-SM1）為共陰極數(shù)碼管（段碼為高電平點(diǎn)亮數(shù)碼管），I/O2-I/O0為數(shù)碼管位選，位選對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管關(guān)系如下表一所示：表一：數(shù)碼管地址選擇控制信號(hào)對(duì)應(yīng)的位選接口序列（硬件接口管教號(hào)）數(shù)碼管選中狀態(tài)

6、，可顯示I/O0 (scan0)I/O1 (scan1)I/O3 (scan2)111SM8110SM7101SM6100SM5011SM4010SM3001SM2000SM13.2、程序設(shè)計(jì)module jp(kbrow,seg7_out,scan,clk,start,kbcol); output 3:0 kbrow;/ 列掃描信號(hào) output 6:0seg7_out;/ 7段顯示控制信號(hào) output 2:0 scan;/ 數(shù)碼管地址選擇控制信號(hào) input clk,start;/ 掃描時(shí)鐘信號(hào)，開(kāi)始信號(hào)，高電平有效 input 3:0 kbcol;/ 行掃描信號(hào) reg 3:0 kbr

7、ow; reg 6:0seg7_out; reg 2:0 scan; reg 1:0 sta; reg 1:0 count; reg 6:0 seg7; reg 4:0 dat; reg fn;/ 按鍵標(biāo)志位，判斷是否有鍵被按下 initial scan=3b000;/ 只使用一個(gè)數(shù)碼管顯示/循環(huán)掃描計(jì)數(shù)器always (posedge clk)begin if(start=0) seg7=7b;else begin count=count+1; /循環(huán)列掃描 case(count)2b00:begin kbrow=4b0001;sta=2b00;end 2b01:begin kbrow=4b

8、0010;sta=2b01;end 2b10:begin kbrow=4b0100;sta=2b10;end 2b11:begin kbrow=4b1000;sta=2b11;end endcase /行掃描譯碼 case(sta) 2b00:begin case(kbcol) 4b0001:begin seg7=7b111_1001;dat=5b00011;end 4b0010:begin seg7=7b110_1101;dat=5b00010;end 4b0100:begin seg7=7b011_0000;dat=5b00001;end 4b1000:begin seg7=7b111_1

9、110;dat=5b00000;end default:begin seg7=7b000_0000;dat=5b11111;end endcase end 2b01:begin case(kbcol) 4b0001:begin seg7=7b111_0000;dat=5b00111;end 4b0010:begin seg7=7b101_1111;dat=5b00110;end 4b0100:begin seg7=7b101_1011;dat=5b00101;end 4b1000:begin seg7=7b011_0011;dat=5b00100;end default:begin seg7=

10、7b000_0000;dat=5b11111;end endcase end 2b10:begin case(kbcol) 4b0001:begin seg7=7b001_1111;dat=5b01011;end 4b0010:begin seg7=7b111_0111;dat=5b01011;end 4b0100:begin seg7=7b111_1011;dat=5b01001;end 4b1000:begin seg7=7b111_1111;dat=5b01000;end default:begin seg7=7b000_0000;dat=5b11111;end endcase end

11、2b11:begin case(kbcol) 4b0001:begin seg7=7b100_0111;dat=5b01111;end 4b0010:begin seg7=7b100_1111;dat=5b01110;end 4b0100:begin seg7=7b011_1101;dat=5b01101;end 4b1000:begin seg7=7b100_1110;dat=5b01100;end default:begin seg7=7b000_0000;dat=5b11111;end endcase end default:seg7=7b;endcase end end always

12、begin fn=(dat0&dat1&dat2&dat3&dat4); end /產(chǎn)生按鍵標(biāo)志位，用于儲(chǔ)存按鍵信息 always (posedge fn)/ 按鍵信息儲(chǔ)存 begin seg7_out=seg7; end endmodule3.3、管腳分配表二：管腳分配表tolocationclkPIN_79seg7_out6PIN_10seg7_out5PIN_11seg7_out4PIN_12seg7_out3PIN_13seg7_out2PIN_14seg7_out1PIN_15seg7_out0PIN_16kbrow3PIN_62kbrow2PIN_61kbrow1PIN_60kbr

13、ow0PIN_58kbcol0PIN_67kbcol1PIN_65kbcol2PIN_64kbcol3PIN_63scan0PIN_7scan1PIN_8scan2PIN_9四、系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果 將實(shí)驗(yàn)箱與微機(jī)和電源分別連接好。首先檢測(cè)試驗(yàn)箱是否可以使用，經(jīng)檢測(cè)無(wú)誤后，開(kāi)通電源。根據(jù)引腳的鎖定情況，將clk時(shí)鐘接128Hz時(shí)鐘輸入，對(duì)引腳配置編譯后，可將設(shè)計(jì)好的程序下載到EDA實(shí)驗(yàn)箱，即可測(cè)試功能。 當(dāng)對(duì)應(yīng)“數(shù)字E”按鍵的按下，在實(shí)驗(yàn)箱的7段數(shù)碼管上，會(huì)顯示對(duì)應(yīng)的數(shù)字E。 實(shí)驗(yàn)效果圖如下圖所示：五、主要元器件與設(shè)備 1、EDA技術(shù)試驗(yàn)箱一個(gè) 2、計(jì)算機(jī)一臺(tái) 3、Quartus軟件六、課程設(shè)計(jì)體會(huì) 通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，讓我對(duì)EDA這門(mén)技術(shù)有了更深的體會(huì)，并更好的學(xué)會(huì)了使用Quartus軟件進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)。 此次課程設(shè)計(jì)時(shí)基于Verilog HDL語(yǔ)言進(jìn)行的矩陣鍵盤(pán)控制接口電路設(shè)計(jì)，在課程設(shè)計(jì)時(shí)，我逐漸掌握了Verilog HDL語(yǔ)言的語(yǔ)句及語(yǔ)法等的使用。但在學(xué)習(xí)過(guò)程中，也遇到了很多困難，尤其是Verilog HDL語(yǔ)言的運(yùn)用。我先上網(wǎng)找了一些資料和程序，一點(diǎn)點(diǎn)的看，慢慢摸索著學(xué)習(xí)寫(xiě)語(yǔ)句。最后在老師和同學(xué)的幫助下，終于完成了矩陣鍵盤(pán)控制接口電路的設(shè)計(jì)。七、參考文獻(xiàn)1 宋烈武. EDA技術(shù)與實(shí)踐教程. 北京：電子工業(yè)出版社，