基于VHDL的矩陣鍵盤及顯示電路設(shè)計(jì)
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進(jìn)程P7用于將數(shù)碼管數(shù)值信號(hào)data譯碼成為7段數(shù)碼管顯示輸出seg7，進(jìn)程P7的代碼在此不再贅述。值得注意的是，本文設(shè)計(jì)的矩陣鍵盤及顯示電路在按鍵防抖和數(shù)據(jù)寄存部分設(shè)計(jì)得更加簡(jiǎn)潔可靠，實(shí)現(xiàn)的功能更加強(qiáng)大，其具有如下特點(diǎn)：
(1)為了實(shí)現(xiàn)按鍵防抖，本文采用對(duì)按鍵狀態(tài)連續(xù)記錄的方式，即在按鍵彈起后連續(xù)8個(gè)時(shí)鐘周期均無按鍵信號(hào)才確認(rèn)1次按鍵有效，從而避免了按鍵按下和彈起過程中的數(shù)據(jù)抖動(dòng)，相比于使用計(jì)數(shù)器從按鍵按下開始計(jì)數(shù)，直到5～10 ms后才讓按鍵有效的防抖方式，這里設(shè)計(jì)的按鍵防抖更加可靠，且可有效避免長(zhǎng)時(shí)間按下按鍵產(chǎn)生的重復(fù)數(shù)據(jù)輸出，使每次按鍵無論時(shí)間長(zhǎng)短均可且只會(huì)產(chǎn)生1次數(shù)據(jù)輸出。另外，當(dāng)電路采用32 768 Hz以上的時(shí)鐘作為系統(tǒng)時(shí)鐘時(shí)，可以通過增加按鍵狀態(tài)連續(xù)記錄的時(shí)鐘周期數(shù)，實(shí)現(xiàn)可靠的防抖。
(2)該設(shè)計(jì)采用一個(gè)32位一維數(shù)組temp作為數(shù)據(jù)寄存器，使用移位寄存方式，實(shí)現(xiàn)了對(duì)連續(xù)8次按鍵數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和調(diào)用，從而可以在8個(gè)數(shù)碼管上連續(xù)顯示數(shù)據(jù)。
3 仿真結(jié)果分析
本文設(shè)計(jì)的矩陣鍵盤及顯示電路在QliartusⅡ開發(fā)環(huán)境下進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。其中，按鍵防抖功能的仿真波形如圖3所示。仿真結(jié)果分析如下：
(1)clk為時(shí)鐘輸入信號(hào)，作為系統(tǒng)時(shí)鐘；
(2)start為清零控制端，當(dāng)其為高電平時(shí)，按鍵有效；
(3)kbrow為列掃輸入信號(hào)，kbcol為行掃輸出信號(hào)，圖3中對(duì)kbrow[1]的輸入波形進(jìn)行設(shè)置，模擬了“A”鍵按下和彈起的過程；
(4)fnq為防抖控制信號(hào)，scan為數(shù)碼管地址掃描輸出，seg7為數(shù)碼管顯示輸出。由圖3可知，只有在按鍵彈起后，才有數(shù)據(jù)輸出，從而實(shí)現(xiàn)防抖功能。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/180408.htm
該設(shè)計(jì)的其他功能也可以通過仿真驗(yàn)證，不再贅述。
4 結(jié)語
本文設(shè)計(jì)矩陣鍵盤及顯示電路在QuartusⅡ開發(fā)環(huán)境下進(jìn)行仿真驗(yàn)證后，下載到湖北眾友科技實(shí)業(yè)股份有限公司的ZYllEDAl3BE實(shí)驗(yàn)箱中進(jìn)行了硬件驗(yàn)證。該實(shí)驗(yàn)箱使用ACEXlK系列EPlK30QC208芯片作為核心芯片。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)電路的系統(tǒng)時(shí)鐘頻率在1 024～32 768 Hz范圍內(nèi)時(shí)，電路均可穩(wěn)定運(yùn)行，按鍵防抖可靠、功能完整。當(dāng)系統(tǒng)時(shí)鐘頻率低于1 024 Hz時(shí)，需要減少防抖記錄時(shí)鐘周期的個(gè)數(shù)，否則容易錯(cuò)過短時(shí)按鍵動(dòng)作；當(dāng)系統(tǒng)時(shí)鐘頻率高于32 768 Hz時(shí)，需要增加防抖記錄時(shí)鐘周期的個(gè)數(shù)，以確保可靠的按鍵防抖。
評(píng)論