cpld矩阵键盘

1、矩阵键盘实验实验目的：1了解4*4矩阵键盘的工作原理。2 掌握利用行列扫描法读取按键信息及软件消抖的方法。3. 熟悉掌握VHDL语言和QUARTUS 2软件的使用。4. 理解状态机的工作原理和设计方法。5. 掌握利用EDA工具进行自顶向下的电子系统设计方法。实验任务设计制作一个检测4*4矩阵键盘的按键编码的实验，把实际按键的键值的八 位编码先转换成从00001111的编码，再译成数码管能识别 的八位编码，在数 码管动态显示时，4*4矩阵键盘的第一行对应00-03,第二行对应04-07, 第三行08-11,第四行对应12-15o实验原理：1. 键盘的工作原理：按键设置在行、列线交点上，行、列线分

2、别连接到按键开关的两端。行线通过 上拉电阻接到+5V电源上。无按键按下时，行线处 于高电平的状态，而当有按键 按下时，行线电平与此行线相连的列线电平决定。2行列扫描法原理：第一步，使行线为编程的输入线，列线是输出线，拉低所有的列线，判断 行线的变化，如果有按键按下，按键按下的对应行线被拉低，否则所有的行线都为 高电平。第二步，在第一步判断有键按下后，延时10ms消除机械抖动，再次读 取行值，如果此行线还处于低电平状态则进入下一步，否则返回第一步重新判 断。第三步，开始扫描按键位置，采用逐 行扫描，每间隔1ms的时间，分别拉低 第一列，第二列，第三列，第四列，无论拉低哪一列其他三列都为高电平，读

3、取行 值找到按键的位置，分别把行值和列值储存在寄存器里。第四步，从寄存器中找 到行值和列值并把其合并，得到按键值，对次按键值进行编码，按照从第一行第一 个一直到第四行第四个逐行进行编码，编码值从“ 0000”至“1111”，再进行译 码，最后显示按键号码。3.数码管动态扫描原理：数码管的7个段及小数点都是由LED块组成的，显示方式分为静 态显示和动 态显示两种。数码管在静态显示方式时，其共阳管的位选信号均为低电平，四个数 码管的共用段选线a、b、c、d、e、f、g、dp分别与CPLD的8根I/O 口线相 连，显示数字时只要给相应的段选线送低电平。数码管在动态显示方式时，在某一时刻只能有一个数码

4、管被点亮显示数 字，其余的处于非选通状态，位选码端口的信号改变时，段选码端口的信号也要 做相应的改变，每位显示字符停留显示的时间一般为l-5ms,利用人眼晴的视 觉惯性，在数码管上就能看到相当稳定的数字显示。四、实验模块电路图及引脚分配1 矩阵键盘电路图：R3 510KR3 610KR3 710KR3 S10K2数码管电路图:3I5I7I9I彳彳科A S 3 _ 4 CA 3 1 2 2 d 3 3 3 34! ,44（矩阵键盘电路图）(数码管电路图)3引脚分配:(1)矩阵键盘:器件引脚标号CPLD与引脚此连接引脚号L161L260L358L457H167H265H364H4632）数码管:器

5、件引脚标号CPLD与此引脚连接引脚号A12B15C16D17E18F20G21DP22Ml24M225M327M428M529M630五、实验步骤：1 启动Quartus 2,新建一（*vhd文件，通过硬件描述语言VHDL来编写 矩阵键盘 扫描实验程序。2. 保存文件，编译并检查语法错误。3. 利用Quartus 2进行波形仿真，验证所编写的程序是否正确，如果错误，进行 相应的修改。4. 把输入、输出量分配给相应的引脚，重新编译。5. 由并口线将计算机与实验板连接在一起，由软件的下载部分将*pof下载芯片 中。6. 把三挡开关打到7128挡，进行实验验证并观察实验现象。7. 整理实验内容，加深

6、对实验的理解，并写下自己的心得，整理实验器材。六、实验程序：LIBRARY IEEE;USE IEEE. STD_L0GIC_1164. ALL;ENTITY KEY4 4 ISPORT(CLR, CLK: IN STD_LOGIC;CLK 40MH: IN STD_LOGIC_VECTOR(1 TO 4):L: OUT STD_LOGIC_VECTOr(l TO 4);SEL: OUT STD_LOGIC_VECTOR(5 DOWNTO 0 );LED8D: OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); END ENTITY KEY4_4;ARCHITECTURE AR

7、T OF KEY4_4 ISTYPE ST IS (SO, SI, S2, S3, S4, S5, S6, S7);SIGNAL S: ST;SIGNAL CLK1K, CLK10K: STD_LOGIC;SIGNAL EN: STD丄OGIC;SIGNAL CNT: INTEGER RANGE 0 TO 9;SIGNAL DI,DO: STD_L0GIC_VECT0R(3 DOWNTO 0):SIGNAL D: STD_L0GIC_VECT0R(3 DOWNTO 0);BEGINCLKDIV_1K:PROCESS(CLR, CLK)VARIABLE CNT: INTEGER RANGE 0

8、TO 39999;VARIABLE NCLK: STD_LOGIC;BEGINIF CLR1 THENCNT:=0;NCLK:二O;ELSIF CLKJ EVENT AND CLK二T THENIF CNT=39999 THENCNT:=0;NCLK:1 ；ELSECNT:二CNT+1;NCLK:O;END IF;END IF;CLK1K=NCLK;END PROCESS CLKDIV_1K;CLKDIV_10K:PROCESS(CLR, CLK)VARIABLE CNT: INTEGER RANGE 0 TO 3999;VARIABLE NCLK: STD_LOGIC;BEGINIF CLR

9、1 THENCNT:=0;NCLK:二O;ELSIF CLK，EVENT AND CLK二1 THENIF CNT=3999 THENCNT:=0;NCLK:1 ；ELSECNT:二CNT+1;NCLK:= 0,;END IF;END IF;CLK10K=NCLK;END PROCESS CLKDIV_10K;SM_YS_JSQ:PROCESS(EN, CLK1K)VARIABLE COUNT: INTEGER RANGE 0 TO 9;BEGINIF EN二T THENCOUNT:=0;ELSIF CLK1KEVENT AND CLK1K二I THENIF C0UNT=9 THENCOUNT

10、:=0;ELSECOUNT:=COUNT+1;END IF;END IF;CNT=COUNT;END PROCESS SM_YS_JSQ;SM_KEY:PROCESS(CLR, CLK10K, H)VARIABLE ENO: STD_LOGIC;VARIABLE LO,KHO,KLO: STD_LOGIC_VECTOR(1 TO 4);VARIABLE JZO: STD_L0GIC_VECT0R(7 DOWNTO 0);VARIABLE KHLO: STD_LOGIC_VECTOR(1 TO 8);BEGINIF CLR=，1 THENENO:1 ；S=SO;ELSIF CLK10K，EVEN

11、T AND CLK10K二T THENCASE S ISWHEN SO二LO:二0000；ENO:1;IF H/二1111 THENS=S1;ELSES=SO;END IF;WHEN SI二ENO:O;IF CNT=9 THENS=S2;ELSESEN0:= 1 ;IF H/二1111 THEN S=S3;ELSESIF H/二1111 THEN KHO:=H;KLO:二0111；S=S4;ELSESIF H/二1111 THEN KHO:=H;KLO:二1011；S二S4;ELSESIF H/二1111 THEN KHO:=H;KLO:二1101；S=S4;ELSESIF H/二1111 T

12、HEN KHO:=H;KLO:二1110；SNULL;END CASE;WHEN S4二ENO:二T;KHLO:=KHO&KLO;SEN0:= 1;CASE KHLO ISWHEN 01110111二JZO:二00000000;WHEN Oil11011二JZO:二00000001;WHEN Olli1101二JZO:二00000010;WHEN 01111110二JZO:二00000011;WHEN 10110111二JZO:二00000100;WHEN 10111011二JZO:二00000101;WHEN 10111101二JZO:二00000110;WHEN 10111110二JZO:

13、=00000111;WHEN 11010111二JZO:二00001000;WHEN 11011011二JZO:二00001001;WHEN 11011101二JZO:二00010000;WHEN 11011110二JZO:二00010001;WHEN 11100111二JZO:二00010010;WHEN 11101011二JZO:二00010011;WHEN 11101101二JZO:二00010100;WHEN 11101110二JZO:二00010101;WHEN OTHERS二NULL;END CASE;IF H二1111 THENS=S6;ELSES=S5;END IF;WHEN

14、S6二ENO:O;IF CNT=9 THENS=S7;ELSES=S6;END IF;WHEN S7二ENO:二T;IF H二1111 THENS=SO;ELSES=S6;END IF;END CASE;END IF;EN二ENO;L=LO;Dl=JZ0(7 DOWNTO 4);DO=JZO (3 DOWNTO 0); END PROCESS SM_KEY;SHOW:PROCESS(CLK1OK, DI, DO)VARIABLE CNT: INTEGER RANGE 0 TO 3;VARIABLE Q: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0):VARIABLE WEI: ST

15、D_L0GIC_VECT0R(5 DOWNTO 0); BEGINIF CLK10K, EVENT AND CLK10K二T THEN CNT:二CNT+1;CASE CNT ISWHEN 0二WEI:二111110；Q:二DO;WHEN 2二WEI:二111101；Q:二DI;WHEN OTHERS二NULL;END CASE;END IF;D=Q;SELNULL;END CASE;END PROCESS YM;END ARCHITECTURE ART;美文欣赏1、走过春的田野，趟过夏的激流，来到秋天就是安静祥和的世界。秋天，虽 没有玫瑰 的芳香，却有秋菊的淡雅，没有繁花似锦，却有硕果累累。

16、秋天，没有夏日的激情，却 有浪漫的温情，没有春的奔放，却有收获的喜悦。清风落叶舞秋韵，枝头硕果醉秋容。 秋天是甘美的酒，秋天是壮丽的诗，秋天是动人的歌。2、人的一生就是一个储蓄的过程，在奋斗的时候储存了希望；在耕耘的时候储存了一 粒种子；在旅行的时候储存了风景；在微笑的时候储存了快乐。聪明的人善于储蓄，在 漫长而短暂的人生旅途中，学会储蓄每一个闪光的瞬间，然后用它们酿成一杯美好的回 忆，在四季的变幻与交替之间，散发浓香，珍藏一生！3、春天来了，我要把心灵放回萦绕柔肠的远方。让心灵长出北归大雁的翅膀，乘着吹动彩云的熏风，捧着湿润江南的霭霖，唱着荡漾晨舟的渔歌，沾着充盈夜窗的芬 芳，回到久别的家乡

17、。我翻开解冻的泥土，挖出埋藏在这里的梦，让她沐 浴灿烂的阳 光，期待她慢慢长出枝蔓，结下向往已久的真爱的果实。4、好好享受生活吧，每个人都是幸福的。人生山一程，水一程，轻握一份懂 得，将牵 挂折叠，将幸福尽收，带着明媚，温暖前行，只要心是温润的，再遥远 的路也会走的安 然，回眸处，愿阳光时时明媚，愿生活处处晴好。5、漂然月色，时光随风远逝，悄然又到雨季，花，依旧美；心，依旧静。月的柔情， 夜懂；心的清澈，雨懂；你的深情，我懂。人生没有绝美，曾经习惯漂浮的你我，曾几 何时，向往一种平实的安定，风雨共度，淡然在心，凡尘远路，彼此守护着心的旅程。 沧桑不是自然，而是经历；幸福不是状态，而是感受。6、

18、疏疏篱落，酒意消，惆怅多。阑珊灯火，映照旧阁。红粉朱唇，腔板欲与 谁歌？画 脸粉色，凝眸着世间因果；未央歌舞，轮回着缘起缘落。舞袖舒广青衣薄，何似院落寂 寞。风起，谁人轻叩我柴扉小门，执我之手，听我戏说？7、经年，未染流荡漠漠清荡。流年为祭。琴瑟曲中倦红妆，霓裳舞中残娇曆。冗长红 尘中，一曲浅吟轻诵描绘半世薄凉寂寞，清荡如水。寂寞琉璃，荒城繁心。流逝的痕迹 深深印骨。如烟流年中，一抹曼妙娇羞舞尽半世清冷傲然，花祭唯美。邂逅的情劫，淡 淡刻心。那些碎时光，用来祭奠流年，可好？8、缘分不是擦肩而过，而是彼此拥抱。你踮起脚尖，彼此的心就会贴得更近。生活总 不完美，总有辛酸的泪，总有失足的悔，总有幽深

19、的怨，总有抱憾的恨。生活亦很完 美，总让我们泪中带笑，悔中顿悟怨中藏喜，恨中生爱。9、海浪在沙滩上一层一层地漫涌上来，又一层一层地徐徐退去。我与你一起在海水中尽情的戏嬉，海浪翻滚，碧海蓝天，一同感受海的胸怀，一同去领略海 的温情 这无边的海，就如同我们俩无尽的爱，重重的将我们包裹。10、寂寞的严冬里，到处是单调的枯黄色。四处一片萧瑟，连往日明净的小河也失去了光彩，黯然无神地躲在冰面下恢恢欲睡。有母女俩，在散发着丝丝暖意的阳光 下，母亲在为女儿梳头。她温和的把头发理顺。又轻柔的一缕缕编织着麻花辫。她脸上 写满笑意，似乎满心的慈爱永远装不下，溢到嘴边。流到眼角，纺 织进长长的。麻花 辫。阳光亲吻着长发，像散上了金粉，闪着飘忽的光辉。女儿 乖巧地依偎在母亲怀里， 不停地说着什么，不时把母亲逗出会心的微笑，甜美的亲情融化了冬的寒冷，使萧索的 冬景旋转出春天的美丽。11、太阳终于伸岀纤纤玉指，将青山的柔纱轻轻褪去。青山那坚实的肌胸，挺 拔的脊 梁坦露在人们的面前，沉静而坚毅。不时有云雾从它的怀中涌起，散开，成为最美丽的 语言。那阳光下显得凝重的松柏，那苍茫中显