第1页共10页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共10页矩阵键盘实验一．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QUARTUS2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。二．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0000—1111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—15。三．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分第2页共10页第1页共10页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共10页别与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1-5ms，利用人眼睛的视觉惯性，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：（矩阵键盘电路图）1243K201243K221243K281243K301243K191243K251243K271243K331243K211243K231243K291243K311243K181243K241243K261243K32R3510KR3610KR3710KR3810K+5V1A121A241A361A482A1112A2132A3152A4171Y1181Y2161Y3141Y4122Y192Y272Y352Y431G12G19U1974LS2441A121A241A361A482A1112A2132A3152A4171Y1181Y2161Y3141Y4122Y192Y272Y352Y431G12G19U2174LS2445758606163646567P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P1.712345678K7CON8第3页共10页第2页共10页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页共10页2.数码管电路图：（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L161L260L358L457H167abfcgdedpe1d2com3c4dp5b6a7com8f9g10U1LED8abfcgdedpe1d2com3c4dp5b6a7com8f9g10U2LED8abfcgdedpe1d2com3c4dp5b6a7com8f9g10U3LED8abfcgdedpe1d2com3c4dp5b6a7com8f9g10U4LED8abfcgdedpe1d2com3c4dp5b6a7com8f9g10U5LED8abfcgdedpe1d2com3c4dp5b6a7com8f9g10U6LED8R1220R92K+5VR2220R102K+5VR3220R112K+5VR4220R122K+5VR5220R132K+5VR6220R142K+5VABCDEFGDPM1M2M3M4M5M61A121A241A361A482A1112A2132A3152A4171Y1181Y2161Y3141Y4122Y192Y272Y352Y431G12G19U1374LS2441A121A241A361A482A1112A2132A3152A4171Y1181Y2161Y3141Y4122Y192Y272Y352Y431G12G19U1474LS2441A121A241A361A482A1112A2132A3152A4171Y1181Y2161Y3141Y4122Y192Y272Y352Y431G12G19U1574LS2441A121A241A361A482A1112A213...
