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VHDL键盘扫描设计

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简介：
本项目基于VHDL语言实现键盘扫描电路的设计与仿真，旨在验证硬件描述语言在小型交互式系统中的应用效果。 本段落介绍了一个基于FPGA的数字电路系统设计项目，旨在巩固所学知识并提高独立解决计算机技术实际问题的能力。该项目的设计内容包括创建一个具有防抖动功能的4×4键盘扫描模块、通过该键盘控制16×16点阵LED显示各种字符以及用键盘操控蜂鸣器发出不同音调的声音。系统由四个主要部分组成：分频模块、键盘扫描模块、LED显示模块和蜂鸣器发声模块，这些组成部分之间的连接原理如图3-1所示。 通过这个设计项目，进一步加深了对计算机原理及数字电路应用技术的理解，并且熟悉了从设计到调试整个数字电路系统的过程。

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  • VHDL键盘扫描设计
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    本项目基于VHDL语言实现键盘扫描电路的设计与仿真，旨在验证硬件描述语言在小型交互式系统中的应用效果。 本段落介绍了一个基于FPGA的数字电路系统设计项目，旨在巩固所学知识并提高独立解决计算机技术实际问题的能力。该项目的设计内容包括创建一个具有防抖动功能的4×4键盘扫描模块、通过该键盘控制16×16点阵LED显示各种字符以及用键盘操控蜂鸣器发出不同音调的声音。系统由四个主要部分组成：分频模块、键盘扫描模块、LED显示模块和蜂鸣器发声模块，这些组成部分之间的连接原理如图3-1所示。 通过这个设计项目，进一步加深了对计算机原理及数字电路应用技术的理解，并且熟悉了从设计到调试整个数字电路系统的过程。
     
  • 4x4键盘的VHDL扫描电路设计
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    本项目针对4x4矩阵键盘设计了一种基于VHDL语言的高效扫描电路方案，实现按键信号的准确识别与处理。 通过了硬件测试，效果非常好！
     
  • 4x4键盘扫描控制器及VHDL程序
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    本项目设计并实现了一种用于4x4矩阵键盘的高效扫描控制方案及其VHDL编程实践，适用于小型嵌入式系统的人机交互应用。 按键对应关系如下：最上面一行从左至右依次为0~3，第二行从左至右依次为4~7，第三行从左至右依次为8~B，最下面一行从左至右依次为C~F。其中b、d显示为小写，其他字母大写；按下按键时会显示当前键值并保持不变，直到下一个按键被按下才更新显示；只有在按键被按下的瞬间蜂鸣器发出声音，在松开后不会发声。每个按键对应不同的按键音。
     
  • 获取键盘的硬件扫描码：键盘扫描码
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    键盘扫描码是指当按键被按下时，键盘硬件产生的唯一识别代码。该代码用于软件准确地识别和响应每个按键操作。 获取键盘的硬件扫描码可以在打开相关软件后实现。点击键盘会显示10进制和16进制的扫描码，这些功能可用于键盘模拟输入或开发虚拟键盘应用。
     
  • 4x4键盘扫描阵列
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    4x4键盘扫描阵列是一种用于检测按键输入的电路设计，能够有效管理16个键的矩阵布局，广泛应用于小型电子产品和游戏手柄中。 基于FPGA开发平台和QuartusII软件，使用VHDL语言编写了一个键盘扫描系统。当按下键盘上的任意一个键时，相应的值会在一个7段数码管上显示出来。
     
  • 4x4矩阵键盘扫描
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    4x4矩阵键盘扫描是一种常用的电子设备输入方式，通过将多个按键排列成矩阵形式，利用行和列的连接状态变化来识别按键操作，有效减少了所需IO口的数量。 单片机4*4矩阵键盘扫描代码用于实现按键读取功能。
     
  • VHDL北邮数电实验七：4x4键盘扫描控制器
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    本实验为北京邮电大学数字电路课程中的一个实践环节，旨在通过设计与实现基于VHDL语言的4x4矩阵键盘扫描控制模块，增强学生对硬件描述语言及实际工程项目中人机交互接口的理解和应用能力。 设计并实现一个4x4键盘扫描控制电路。该电路能够检测哪个按键被按下，并在数码管上显示相应的键值（采用16进制编码）。此外，在每个按键被按下的时候，蜂鸣器会发出对应的按键音。 具体要求如下： 1. 键值使用16进制数表示，共包括16个按键。它们的对应关系为：最上面一行从左至右依次是0~3；第二行从左至右依次是4-7；第三行从左至右依次是8-B；最后一行从左至右分别是C-F（其中b、d显示为小写，其余字母大写）。 2. 当按键被按下时，在数码管上持续显示出当前键值直到下一个按键被按下去为止。 3. 按下某个按键后蜂鸣器会发出声音；松开之后则停止发声。 4. 不同的按键对应不同的音效。
     
  • 4×4键盘扫描电路的设计文档.doc
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    本设计文档详细阐述了针对嵌入式系统开发的4×4矩阵键盘扫描电路设计方案，包括硬件连接、软件实现及测试结果分析。 本段落档介绍了使用VHDL语言设计4×4键盘扫描电路的过程，并基于Quartus II进行编程。文档内容包括详细的VHDL程序以及波形仿真图等相关资料。
     
  • 键盘扫描与显示设计的综合实验
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    本实验旨在通过实践探索键盘扫描原理及显示设计技术，结合硬件电路和软件编程实现数据输入输出功能，提升学生在电子工程领域的动手能力和创新思维。 实验系统中的键盘及数码管显示单元提供了4 行×4 列共16 个按键，以及6位7 段数码管也接成扫描电路方式。段位控制信号为A～Dp，各自独立的公共端X1～X6，其中X1～X4与键盘列扫描信号复用，行扫描信号由Y1～Y4提供。 ### 综合实验：键盘扫描与显示设计 #### 实验背景 本实验旨在通过实践操作让参与者深入了解按键扫描的基本原理以及如何利用8255接口芯片完成按键的识别和数码管显示的功能。这对于理解人机交互界面的设计至关重要。 #### 实验目的 1. **学习按键扫描的原理及电路接法**：理解按键扫描的工作机制，包括如何识别单个按键的按下状态以及设计相应的硬件电路。 2. **掌握利用8255完成按键扫描及显示**：学会使用8255接口芯片实现对键盘输入处理和结果显示。 #### 实验内容 - 硬件连接：将8255接口芯片与键盘扫描单元进行物理连接，以便能够读取按键状态。 - 软件编程：编写程序完成按键扫描功能，并把读到的按键值依次显示在数码管上。 #### 实验说明及步骤 实验平台提供了一个4×4矩阵键盘（共16个按键）和6位7段数码管。数码管通过共用段位控制信号A～Dp控制，每只数码管拥有独立的公共端X1～X6。其中X1～X4与键盘列扫描信号复用，行扫描信号由Y1～Y4提供。 在软件层面需要注意按键抖动消除以及数码管显示刷新等关键环节。 #### 实验步骤详解 1. **确认连接**：确保PC机与实验平台之间的连接已经正确建立。 2. **资源查询**：运行Tdpit集成操作软件，检查端口资源分配情况，并记录所使用片选信号对应的IO端口始地址。 3. **程序编写**：根据查询到的地址参考提供的流程图编写程序并进行编译链接。 4. **硬件连接**：按照参考接线图连接实验线路。 5. **运行测试**：运行程序后尝试按下键盘矩阵上的各个按键，观察数码管显示是否准确反映了按键的状态。 #### 程序设计说明 实验中的程序设计主要分为以下几个部分： - 初始化：设置8255的工作模式以适应键盘扫描的需求。 - 按键扫描：利用行扫描的方式寻找被按下的按键，并记录按键编号。 - 显示处理：将读取到的按键值通过数码管显示出来。 #### 关键代码分析 ```assembly ; 初始化8255 MOVDX, PORTCN MOVAL, 81H ; 设置工作模式 OUTDX, AL ; 按键扫描主循环 WAITK: MOVDX, PORTC MOVAL, 00001111B OUTDX, AL ; 输出低电平至行线 INAL, DX ANDAL, 0FH CMPAL, 0FH JZ WAITK ; 如果没有按键按下，则等待 ; 延迟消除抖动 MOVCX, 0BFFFH DELAY: LOOPDELAY ; 确定按键的具体位置 MOVBH, 01111111B ; 行扫描码 MOVCX, 4 ; 扫描四行 FNDROW: MOVAL, BH OUTDX, AL ; 输出行扫描码 RORBH, 1 ; 更新行扫描码 INAL, DX ANDAL, 0FH CMPAL, 0FH JNZ FNDCOL ; 如果检测到按键，则跳转 ADDBL, 4 ; 否则继续扫描下一行 LOOP FNDROW JMP WAITK ; 确定按键所在的列 FNDCOL: RORAL, 1 JNC LOOPDISP INC BL JMP FNDCOL ; 显示处理 LOOPDISP: MOAL, BL MOVBX, OFFSET SSEGCODE XLAT ; 获取段选码 MOVDX, PORTA OUTDX, AL MOVAL, AH ; 送位选码 MOVDX, PORTB OUTDX, AL NOP NOP JMP WAITK ``` #### 思考题解析 1. **实验结果**：实验结果应该是在数码管上显示出按下按键的对应值或字符。如果希望显示其他结果，可以通过更改程序中的显示代码来实现。 2. **修改连线图**：通过调整实验参考连线图可以
     
  • 矩阵键盘（独特的键盘扫描技术）
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    矩阵键盘是一种采用独特键盘扫描技术设计的输入设备，通过行列交叉检测实现按键识别，相比传统独立上拉电阻方式更节省引脚资源和功耗，在各类电子产品中广泛应用。 经典的矩阵键盘扫描方法据说还申请了专利。