实验四 键盘实验.doc

实验四 矩阵键盘控制接口设计实验一、实验目的1、掌握MAX+plus 软件的使用方法。2、掌握层次化设计方法：底层为文本文件，顶层为图形文件。3、了解用12 位按健输入开关来设计并实现一个3 x 4 矩阵键盘接口控制器。了解弹跳消除电路的工作原理。二、实验设备1、计算机2、MAX+plus II软件 及实验箱三、实验原理该实验系统中没有矩阵键盘，可以用12 位按键开关来实现矩阵键盘的功能。当按键被按下时改按键的节点会呈现0状态，反之为1。将12 个键进行编码后就可以实现距阵键盘的功能。键盘编码电路：由于每个按键开关都是独立的，故有12 路输入，3X4 键盘有12 个键值，4位二进制数即可表示全部状态。因此，键盘编码电路为12 输入4 输出编码器。12 个按键可分为10 个数字键和2 个功能键。数字键主要用来输入数字，功能键一般实现一些特殊用途（如确认、清除等）。4 位输出从09 表示10 个数字键，11 和12 表示两个功能键。弹跳消除电路：因为按键开关是机械式结构，在开关切换的瞬间会在接触点出现来回弹跳的现象，对于激活关闭一般电器并不会有何影响，但对于灵敏度较高的电路，却有可能产生误动作而出错。跳现象产生的原因可从下图说明。虽然只是按下按键一次然后放开，然而 实际产生的按键信号却不只跳动一次，经过取样的检查后将会造成误判，以为按键两次。 弹跳现象产生错误的抽样结果如果调整抽样频率可以发现弹跳现象获得了改善。因此在开关输入信号处必须加上弹跳消除电路，避免误操作信号的发生。注意：弹跳消除电路所使用脉冲信号的频率必须要选用合适，频率太低则按键反应痴动，频率太高则起不到消除弹跳的作用，而且消除弹跳电路设计的不同对频率也有不同的要求。数码管采用共阴极：段码表四、实验内容1、用12 个按键开关实现矩阵键盘，当按下某一键时在数码管上显示对应的键值。2、分析仿真示例程序理解弹跳消除的实现原理。3、通过改变CLK 信号，理解时钟信号对弹跳消除的影响。分别把时钟调高、调低观察按键的反映情况。五、实验步骤 1、启动MAX+plus II 10.0 软件 2、底层文件：新建文件文本文件：（1）File New Text Editor File （2）在文本文件上输入代码 （3）保存文本文件：FileSave*.vhd 扩展名为*.vhd （4）设置为当前文件：点击FileProjectset project to current file 设置项目为当前文件（5）编译 1）选择芯片型号：点击AssignDevice：Ep1k30QC208-32）编译:点击MAX+plus II Compiler Start 开始编译,生成 .pof 文件(CPLD)（6）仿真 1）启动axplusIIavefrom editor 菜单，进入波形编辑窗口； 2）导入输入输出节点：将鼠标移至空白处并单击鼠标右键，Enter Nodes from SNF 将欲仿真的所有管脚加入。 3）调整管脚顺序：选中某一管脚并按住鼠标左键拖至相应位置即可完成。 4）为电路输入端口添加激励波形 5）选择仿真时间：视电路实际要求确定仿真时间长短，在本实验默认时间为1us FileEnd Time中设置6）保存激励信号编辑结果： FileSave注意此时的文件名称不要随意改动，后缀为.scf。 7）仿真：打开MaxplusIISimulatorStart 观察电路仿真结果3、顶层文件：新建文件原理图文件： （1）新建文件原理图文件：File New Graphic Editor File （2）在原理图文件上放置器件 （a）在原理图编辑器的空白处双击鼠标左键或单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择enter symber, （b） 在Symbor Name处可直接输入元件名称或用鼠标点取元器件库中的所需元件，按下OK 即可输入元器件， （c）一个完整的电路包括：输入端口INPUT、电路元器件集合、输出端口OUTPUT。 （3）添加连线 （4）标记输入/输出端口属性：分别双击输入端口的“PIN-NAME”，当其变成黑色时，即可输入标记符名称并回车确认； （5）保存原理图：*.gdf 扩展名为*.gdf （6）设置为当前文件：点击FileProjectset project to current file 设置项目为当前文件 （7）仿真 1）启动axplusIIavefrom editor 菜单，进入波形编辑窗口； 2）导入输入输出节点：将鼠标移至空白处并单击鼠标右键，Enter Nodes from SNF 将欲仿真的所有管脚加入。 3）调整管脚顺序：选中某一管脚并按住鼠标左键拖至相应位置即可完成。 4）为电路输入端口添加激励波形 5）选择仿真时间：视电路实际要求确定仿真时间长短，在本实验默认时间为1us FileEnd Time中设置6）保存激励信号编辑结果： FileSave注意此时的文件名称不要随意改动，后缀为.scf。 7）仿真：打开MaxplusIISimulatorStart 观察电路仿真结果4、管脚分配与定位 （1）点击axplusIIFloorplan Editor （2）按下窗口左侧手动分配图标，所有管脚出现在Unassigned Nodes窗口 （3）在Unassigned Nodes窗口中用鼠标选中预分配的管脚，并拖到下面芯片的某一管脚上。5、下载 （1）点击axplusIIprogrammer （2）JTAGMuti-Device JIAG chain Setup 选择需下载文件 Select Programming File *.pof 按add 列表中的其他文件删除。 （3）下载 Programconfigure6、硬件验证 （1）在实验箱上按照管脚分配进行连线；将CLK 时钟接低频时钟信号（建议使用100Hz 左右），KEY11.0接12 个按键开关，SEL2.0和SEG6.0分别接实验仪器上的7 段码的扫描输入端SEL2.0和显示器输入端ga。注：示例程序在EXAMPLE1 文件夹中，文件KCODE.GDF 为顶层文件