4*4矩陣鍵盤設(shè)計及源代碼

4*4矩陣鍵盤設(shè)計及源代碼

一 實驗?zāi)康?br /> 1 學(xué)習(xí)使用4X4 掃描鍵盤的設(shè)計方法；
2 實踐對比按鍵抖動對掃描鍵盤輸出的影響
二 實驗原理及說明
1、實驗原理

行信號（KEY）接到高電平，當(dāng)沒有鍵按時，行線與列線（KEYSCAN）是斷開的，且行線都是高電平（1111），行信號作為FPGA的輸入端、列信號作為FPGA的輸出端。可以設(shè)置列線初始狀態(tài)為低電平（0000）。信號為從上到下的順序
當(dāng)有鍵按下時，假如是K1按下，行信號與列信號接通，這時相應(yīng)的行線（KEY0）變?yōu)榈碗娖剑?1111），可以肯定第一行（K1，5，9，13）有鍵按下。
下面就要運用掃描的原理了：
1、因為只知道第一行有鍵按下，不知道是那個，可以設(shè)置列信號為0111，這時行信號變?yōu)椋?111）（注：假設(shè)時鐘周期很短，手還沒松開，即鍵還在按下的狀態(tài)）
2、設(shè)置列信號為1011，行信號也變成（1111）
3、設(shè)置列信號為1101，行信號也變成（1111）
4、設(shè)置列信號為1110，行信號也變成（0111），這時就可以肯定是第一個鍵按下。
關(guān)鍵的工作只要調(diào)整好時鐘的頻率就可以了。
2、實驗說明
4X4掃描鍵盤只用8位數(shù)據(jù)線，可以提供16個不同的按鍵信號。這樣做的好處是：1節(jié)省FPGA管腳資源；2 系統(tǒng)簡單化減小電路規(guī)模；特別是在資源比較緊張，對成本要求嚴(yán)格的系統(tǒng)中這是一種非常流行的設(shè)計方法。在上面的實驗中同學(xué)們已經(jīng)見到了掃描數(shù)碼顯示器的實用性，4X4掃描鍵盤是輸入設(shè)備，控制器來要稍微復(fù)雜一些。掌握這種程序設(shè)計方法在以后的學(xué)習(xí)工作中還是很有用武之地的。
因為一般的開關(guān)在大約20ms內(nèi)信號不穩(wěn)定，存在所謂的“開關(guān)抖動”，會產(chǎn)生多個脈沖影響電路正常工作。所以含開關(guān)輸入的設(shè)計需要做防抖動處理，在本實驗可以用20Hz的時鐘采樣實現(xiàn)防抖。
在設(shè)計程序時要注意時鐘的的分配；要考慮一般用手把鍵按下的時間長度等問題。如果不去抖動可以把時鐘加快，使按下鍵的時間內(nèi)完成掃描處理。實際中操作與理論分析是有差別的，本實驗的目的是要下載成功而不僅是仿真通過。
三 實驗步驟
1、準(zhǔn)備實驗前查閱本實驗相關(guān)的信息
2、構(gòu)思程序設(shè)計方法
3、編寫veilog代碼同時做程序注釋
4、編譯仿真程序，與預(yù)想結(jié)果進行比較，修改程序
5、下載到實驗平臺上，觀察結(jié)果
四 實驗要求
1 輸入verilog設(shè)計文件，編譯調(diào)試通過
2 利用仿真手段進行測試
3 下載程序到實驗板，由掃描數(shù)碼管或led輸出按下的鍵盤碼
4 對比抖動的效果
五 擴展性學(xué)習(xí)
上文已說明開關(guān)防抖的必要性，在這種簡單的實際應(yīng)用中做不做防抖處理沒有什么區(qū)別，但是用按鍵開關(guān)作發(fā)送串行數(shù)據(jù)的開關(guān)時就有可能出現(xiàn)問題。所以下文將介紹一種較實用的開關(guān)去抖方案，請同學(xué)們參考
鍵一旦被按下，deDitherCounter計數(shù)開始。計數(shù)5ms（將主時鐘分頻為小于1ms的時鐘）時將鍵盤編碼值（處理前）賦給code，計數(shù)到15ms時比較當(dāng)前的鍵盤碼與10ms前的碼是否相同：如果相同，輸出keyPressed信號，如果不同不做任何處理，keyPressed信號在1ms后（計數(shù)到15）重新拉低。而輸出的鍵盤碼code在第5毫秒時就變?yōu)橛行е?，直到下一次按鍵后的5ms才會重新變?yōu)樾碌闹担瑥亩ＷC在keyPressed信號輸出有效時code信號是有效的。
六 管腳映射
原理圖見實驗原理
管腳映射
擴展信號名稱 PIN
Key0 Pin_44
Key1 Pin_43
Key2 Pin_45
Key3 Pin_48
Keyscan0 Pin_47
Keyscan1 Pin_64
Keyscan2 Pin_65

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Keyscan3 Pin_50