EDA专业课程设计键盘扫描电路设计.doc

电子课程设计

—键盘扫描电路设计

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12月

目 录
1.设计任务和要求…………………………………………… 1

2.功效模块…………………………………………………… 2

3.选择器件…………………………………………………… 3

4.功效模块…………………………………………………… 5

5.设计总体电路图…………………………………………… 8

6.心得体会………………………………………………… 10

一、 设计任务和要求
1、键盘按钮数为4，系统时钟10MHz；
2、 能识别出所按按钮；
3、 按钮被按下后，视为此按钮输入一次，若按钮长时间不松，（时限1S）后每隔0.5S视为再次输入，直至按钮松开；
4、要求能对按钮按下时指令抖动能正确处理。对连续时间小于50ms输入不作响应；
5、各键设置不一样优先级，多键同时按下时，视为优先级较高按键被按下；
二、 功效模块

图3 模块delta

其VHDL语言以下：
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_unsigned.all;
use ieee.std_logic_unsigned.all;
entity keyboard4_4 is
port(
rst : in std_logic;
clk_in : in std_logic;
keyin : in std_logic_vector(3 downto 0);
scan : out std_logic_vector(3 downto 0);
leds : out std_logic_vector(3 downto 0);
state : out std_logic;
VGA : out std_logic_vector(3 downto 0)
);
end keyboard4_4;

architecture keyboard4_4_arch of keyboard4_4 is
--
--*********************************************
component debouncing
port( key : IN STD_LOGIC ;
clk,clr : IN STD_LOGIC ;
dly_out : OUT STD_LOGIC ) ;
end component ;
--*********************************************
--
signal clkfrq : std_logic;
signal cntscn : std_logic_vector(1 downto 0);
signal scnlin : std_logic_vector(3 downto 0);
signal cntfrq : std_logic_vector(14 downto 0);
--signal cntfrq : std_logic_vector(3 downto 0);
signal lednum : std_logic_vector(7 downto 0);
signal key_tmp : std_logic_vector(3 downto 0);
signal clk : std_logic;
signal cntfrq1 : std_logic_vector(5 downto 0);
begin
VGA <= "0101"; --键盘功效选择
scan <= not scnlin;
lednum <= scnlin & (not key_tmp);
-- key_tmp <= keyin;

--debounuing ckt
debounuing : block
begin
U1: debouncing PORT MAP (
KEY => keyin(0) ,
DLY_OUT => key_tmp(0) ,
clr=>rst,
clk => CLK
);
U2: debouncing PORT MAP (
KEY => keyin(1) ,
dly_out => key_tmp(1) ,
clr=>rst,
clk => CLK
);
U3: debouncing PORT MAP (
key => keyin(2) ,
dly_out => key_tmp(2) ,
clr=>rst,
clk => CLK
);
U4: debouncing PORT MAP (
key => keyin(3) ,
dly_out => key_tmp(3) ,
clr=>rst,
clk => CLK
);
END block debounuing ;
--
--******************************************************
--
process(rst,clk_in) -- 晶振为40MHz，进行40000分频产生去抖时钟（1000Hz)
begin
if rst = '0' then
cntfrq <= (others => '0');
elsif rising_edge(clk_in) then
if (cntfrq = "111" or not (key_tmp="1110" or key_tmp="1101" or key_tmp="1011" or key_tmp="0111") ) then
--if (cntfrq = "111" or key_tmp="1111" ) then
--if cntfrq = "1111" then
cntfrq <= (others => '0');
clk <= not clk;--去抖时钟
else
cntfrq <= cntfrq + 1;
end if;
end if;
end process;

process(rst,clk) --去抖时钟,50分频,形成扫描时钟
begin
if rst = '0' then
clkfrq <= '0';
cntfrq1 <= (others => '0');
elsif rising_edge(clk) then
if cntfrq1 = "11000" then
cntfrq1 <= (others => '0');
clkfrq <= not clkfrq;
else
cntfrq1 <= cntfrq1 + 1;
end if;
end if;
end process;

process(rst,clkfrq) -- 依据扫描时钟产生扫描线
begin
if rst = '0' then
cntscn <= "00";
elsif rising_edge(clkfrq) then
if cntscn = "11" then
cntscn <= "00";
else
cntscn <= cntscn+1;
end if;
case cntscn is
when "00" => scnlin <= "0001";
when "01" => scnlin <= "0010";
when "10" => scnlin <= "0100";
when "11" => scnlin <= "1000";
when others => null;
end case;
end if;
end process;

process(rst, clkfrq) -- 依据按键点亮对应leds
begin
if(rst = '0' ) then
leds <= not"1111";
elsif clkfrq'event and clkfrq = '0' then
case lednum is
when "00010001" =>
leds <= not"0001"; --1
when "00010010" =>
leds <= not"0010"; --2
when "00010100" =>
leds <= not"0011"; --3
when "00011000" =>
leds <= not"1010"; --A

when "00100001" =>
leds <= not"0100"; --4
when "00100010" =>
leds <= not"0101"; --5
when "00100100" =>
leds <= not"0110"; --6
when "00101000" =>
leds <= not"1011"; --B

when "01000001" =>
leds <= not"0111"; --7
when "01000010" =>
leds <= not"1000"; --8
when "01000100" =>
leds <= not"1001"; --9
when "01001000" =>
leds <= not"1100"; --C

when "10000001" =>
leds <= not"1110"; --*
when "10000010" =>
leds <= not"0000"; --0
when "10000100" =>
leds <= not"1111"; --#
when "10001000" =>
leds <= not"1101"; --D

when others =>
null;
end case;
end if;
end process;

process(rst,key_tmp)
begin
if(rst = '0' ) then
state <= '1';
elsif (key_tmp="1110" or key_tmp="1101" or key_tmp="1011" or key_tmp="0111") then
state <= '0';
elsif (key_tmp="1111") then
state <= '1';
end if;
end process;

end keyboard4_4_arch;

三、 心得体会

经过两周课程设计，因为是第一次，过程有点曲折，有点累，但最终能得到理想结果，心里感到尤其快乐。因为是课程设计，需要制订一个最合理方案。这就锻炼了我们理论分析、比较，联络实际情况能力。因为需要各个方面材料和数据，我们需要利用多种手段去查找资料，这增加了我们自学能力。在电路生成和调试过程中，我们碰到了多种问题，经过对种种问题处理，我们在工程实际层次上更深入了解理论知识。我们不仅愈加好地了解了所学理论知识，更关键是把知识从书中提炼出来利用到生活当中，这是一个质飞跃。在这次课程设计当中也离不开老师帮助，她们尽心尽责给了我很大帮助，很感谢。