实验十二SOPC的键盘与LCD显示控制实验

1、精品文档实验3SOPC的键盘与LCD显示控制实验【实验目的】1 .熟悉矩阵键盘的工作特性。2 .学会使用VHDL语言描述一个矩阵键盘的电路功能。3 .了解字符型液晶显示控制器。4 .掌握1602液晶的操作方法。5 .学会使用VHDL语言描述一个1602液晶控制的电路功能。【实验内容】1 .使用VHDL语言描述一个矩阵键盘的电路功能，程序实现的功能是测试4X4矩阵按键；具体的键值通过FPGA核心板上的数码管来显示。如按下K1,数码管就显示0,按下K16,数码管就显示F。2 .使用VHDL语言描述一个1602液晶显示屏控制的电路功能，使1602液晶屏可以显示你自己的名字（拼音）。【实验器材】1.

2、HS-EDA5.1实验箱2. USB-BLASTE够写器3. QuartusII8.0【实验原理】本实验需要使用VHDL语言描述一个矩阵键盘以及1602液晶控制的电路功能，下面我们先来介绍一下矩阵键盘和1602液晶显示屏。1.矩阵键盘：键盘分编码键盘和非编码键盘。键盘上闭合键的识别由专用的硬件编码器实现，并产生键编码号或键值的称为编码键盘，如计算机键盘.而靠软件编程来识别的称为非编码键盘；在一般常用系统中，用的最多的是非编码键盘。也有用到编码键盘的。非编码键盘有分为：独立键盘和行列式（又称为矩阵式）键盘。矩阵键盘结构图如上图矩阵键盘的读取都经历一个扫描的过程，程序先将L1输出低电平，即端口输入

3、11111110,即十六进制0FEH,然后读回端口的数据，此时如果L1上的四个按键没有按下，读到的P0口的数据还是11111110,如按下了按键8,H2便被拉成低电平，读回的端口数据11011110（十六进制：0DEH）,程序就根据读回的数据来判断某个按键按下了，如果没有按键按下，则再将L2输出低电平（P0=11111101,十六进制：0FDH）,然后也一样读回端口数据，判断有按键按下否，如此下去，到L4的完成，为一个扫描过程。刚才按键8按下读回的数值是0DEH,如果做为简单的程序，可以直接用0DEH来认定是8键的键值码，也可以认为它是一个无名键的键值码，所以上面写的8不是特定的，而只是序号，

4、你怎么排列键序都可以，甚至认为是游戏手柄的上下左右出拳踢腿键都没问题，问题是按下某下按键后，你知道读回的键值是多少就可以了，键值才有用。2.1602液晶显示屏：工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符，每个字符是5X7的点阵。1602液晶模块内部的字符发生存储器已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H）,显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”。因为1602识别的是ASCII码，实验可以用ASCII码直

5、接赋值。管脚说明如下图编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地g02DataI702VDD电源正极10D3DataI/O3VL液晶显示偏压信号iiD4Data1/04RS数据/命令选择端12D5Datal|/05RK读/写选择端13D6Data1/06E使能信号1407ats1/07DODataI/O15ELA背光源正极801DataI/O16BLK背光源负极时序图1基本操作时序：输出工加D7二状态字输出；无输出工DOD7;数据输出：无L1读状态：输入，RS=L,E=HL2写指令；输入；RS=L.RW=L.DOD7;指令码.E二高脉冲1.3读数据；输入R$=H.RWHl.E=H1 4写数

6、据；输入:心=乩那目_,00f07=数据4=高脉冲地址映射图RAM地址映射图控舸器内部带 有 BOX8 位（60 字节）的RAM 缓冲区，对应 关系如右图所 示：主要时序结构如下图:1,读操作时序2 .写操作时序3-时序参数时序参数符号极限值单位测试条件最小值典型值最大值E信号周期tc400ns引脚EE陈冲宽度5150nsE上升沿/下降沿时间加tF一二25ns地址建立时间tSPI30二一ns引脚E、RS.R/W地址保持时间tmi10二一ns数据建立时间（读操作;tn二二100ns引脚DB07D67数据保持时间读操作）tma20二一ns数樨建立时间（写操作tSP240一一ns数据保持时间写操作；

7、tK)210*ns【实验步骤】1 .打开QuartusII软件，建立一个key44的工程.。并将keyboarddeco.v和led_disp的文件加入到工程中，并新建一个BlockDiagram的文件。（软件代码过长，程序附在主机上）2 .在ProjectNavigator框中选择file栏，右键点击keyboarddeco.v选择createsymbolfilesforcurrentfile生成symbol,也对led_disp.vhdl生成symbol,生成以后我们就能在图形界面编程时就能选择我们自定义的接口程序。如图：精品文档ProjectrJa/igator_iFilfisL他2R幅

8、ke44,bdf国姓”BDFledk吁OpenR&movtFilfremFrejectSet。Top-LevelEntityCreateSymbolFilzforCurrentFile念Hiea苜忙而CreateIncludeFilesfcrCixrrentFileTasksFlow：|FiimPropertiesOpeninM口inWindowVEnableDockingTAskB-C1qs国II-HL*产-M+0Advisori田f8CreateDesign田口AssignConstraints“臼ACompileDesign/甲l4Analysis&SynthsxiLCr,odLeIce

9、ytioaxdecoiode.colfvalidfrowtsys_clJc土m七output：3：0cedevalidLItpLLt；f3：0cc?linput3:0rowInpui:ays_clkreg3：0col,codi75:0sta-eTni3.4.在图形编程中编译如下:PIN 13BI4Q勾NUfB OD3OQ1PrTiWiS 0一亘百pt亘旦旦旦一B OD3D13于口口口1口口3caicaj，加帕M（图中的管脚标注是定义pins后编译在图中生成）5 .6 .点击processing/startcompilation编译文件。定义管脚如下:=dDiiK&06.QCAWi/BdnkGr

10、oup.I,iDStandArd1,inputB3_N43.3LE1,曲白曲1dcd3JOuju!唯一1虫13aVLVTTL(deWlO30面力3：B3_N33.34LEI内为dfl43山田OubuQ叫1393!33.N23.3-VLMTnCdEfimiH)5球网0OuKXj4PJN_1S33.3-VLVTn(iJeuit|5“ruwfJJInput阳3，3|B3N23.3/LEI7峥女国）InputPIN_13633.3-VLVTTL(deWOBAr印Input_usa；B3_N23.3-VLmr9峥仔团1fputPW_133.3-WLmLCdiulQ舐Inpjt印LMD2t0Z_N3LLE

11、l(driiJt)!1MsegLSOu%mj：PIN1|b103.3-VLVTTL(deutlO32O?ea5QvButF?N_1W严小口3,”LE的制mI3LOutput53.3-WLVTTltdeWt)34OseoHOuqftrtPIN_17S3强3.3-VLMTTl班餐峭15d2:OutputPffl.G3iBSaNfi工MLEHckftidtJ口bOSiUOukiuCPIN再3出3J祗3.3-VLmiC(teutt)P应m辍二抬a1_N&3.5-mlvtfl(deidt)&Ou轲m_3iaij4ojlMLE.融&扪19nodE1FfH*1瓦PT4E1TL7 .8 .点击processi

12、ng/startcompilation编译生成文件，下载至FPGA,具体的键值就能通过板上的数码管来显示。按下K1就显示0,K2就显示1。9 .10 .建立一个新的工程，并将div_256.v,div16.v,ps2_keyboard.v和lcd.v文件加入工程,并createsymbolfilesforcurrentfile。11 .12 .建立图形编程界面如下：Edi L lw Eraja4-Lis.fi 114411G iLbdo*一嗝.泡ELI”Pf1_IRr：/aSEDa/SnWSTd. D/EDUlMePLDOitM_Ba-.回L唾 Rh二 iW FllDEI1可勺Ao-口r，5t

13、TM 口 Dfc&WD1MCOEEtilFT ETc.；HCTCiii aTIGHAVl VTMISAU ”门就七麻U :ajoiiM!1I 二二 mr.ncBh 七-iirt!_Ehi3,王.r= ：_/ 7 f!E iM.ynl广MxftrwS*Fm?13 .编译并定义管脚如下图:r.odeNweDirectwnLocationVrtfG1data7OutputPIN.1743B3_N022data6jOutputP：_1733B3JJ032data5OuQxjtPIMJ7015JB3J04Qdata4OuHJtPIN_1693B3JM05OdataI)OutputPL._1683B3_N069data2OutputPirj_1673B3_hl070daLsfl.OutputP?,_1663B3_N08t*datafOjOutputPP._165J03JNO93IcdjsputpurPIN_138303JSI210Olods:OutputPIN563B3_N1112lcd_rwOutputPIM_153B3_012mdcinputPINJ53303JM113ps2_dk:BidirPF,_1333B3J4214ps2_dataBidirPirjl343B3_hl215re