矩阵键盘按的数码管显示矩阵,键盘按键的数码管显示.doc

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1、一、矩阵键盘按键的数码管显示1．实验目的(1)掌握VHDL语言的语法规范，掌握时序电路描述方法(2)掌握多个数码管动态扫描显示的原理及设计方法2．实验所用仪器及元器件计算机一台实验板一块电源线一根扁平线一根下载线一根3．实验任务要求设计出4*4矩阵键盘对某一按键按下就在数码管显示一个数字。按键从左上角到右下角依次为1，2，…，16。4．实验原理按键模块原理键盘扫描的实现过程如下：对于4×4键盘，通常连接为4行、4列，因此要识别按键，只需要知道是哪一行和哪一列即可，为了完成这一识别过程，我们的思想是，首先固定输出4行为高电平，然后输出4列为低电平，在读入输出的4行的值，通常

2、高电平会被低电平拉低，如果读入的4行均为高电平，那么肯定没有按键按下，否则，如果读入的4行有一位为低电平，那么对应的该行肯定有一个按键按下，这样便可以获取到按键的行值。同理，获取列值也是如此，先输出4列为高电平，然后在输出4行为低电平，再读入列值，如果其中有哪一位为低电平，那么肯定对应的那一列有按键按下。键盘键值的获取:键盘上的每一个按键其实就是一个开关电路，当某键被按下时，该按键的接点会呈现0的状态，反之，未被按下时则呈现逻辑1的状态。扫描信号由row进入键盘，变化的顺序依次为1110-1101-1011-0111-1110。每一次扫描一排，依次地周而复始。例如现在的扫

3、描信号为1011，代表目前正在扫描9,10,11,12这一排的按键，如果这排当中没有按键被按下的话，则由column读出的值为1111；反之当9这个按键被按下的话，则由column读出的值为1110。根据上面所述原理，我们可得到各按键的位置与数码关系如表所示：row11101110111011101101110111011101column11101101101101111110110110110111键值12345678row10111011101110110111011101110111column11101101101101111110110110110111键值9

4、10111213141516动态显示原理为使得输入控制电路简单且易于实现，采用动态扫描的方式实现设计要求。动态扫描显示需要由两组信号来控制：一组是字段输出口输出的字形代码，用来控制显示的字形，称为段码；另一组是位输出口输出的控制信号，用来选择第几位数码管工作，称为位码。各位数码管的相同段是并联的，段码的输出对各位数码管来说都是相同的。因此在同一时刻如果各位数码管都处于点亮状态，6位数码管将显示相同的字符。若要各位数码管能够显示出与本位相应的字符，就必须采用扫描显示方式，即在某一时刻，只让某一位处于点亮状态，而其它各位处于灭灯状态。同时，段码输出相应位要显示字符的字型码。这

5、样在同一时刻，只有选通的那一位显示出字符，而其它各位则是熄灭的，如此循环下去，就可以使各位数码管显示出要显示的字符。虽然这些字符是在不同时刻出现的，而且同一时刻，只有一位显示，其它各位熄灭，但由于数码管具有余辉特性和人眼有视觉暂留现象，只要每位数码管显示间隔足够短，给人眼的视觉印象就会是连续稳定地显示。总之，多个数码管动态扫描显示，是将所有数码管的相同段并联在一起，通过选通信号分时控制各个数码管的公共端，循环点亮多个数码管，并利用人眼的视觉暂留现象，只要扫描的频率大于50Hz，将看不到闪烁现象。3．设计思路该程序可分为两个模块：获取并存储键值模块和动态显示模块获取并存储键

6、值模块：此次实验只要求仿真而不需要接硬件，因而不存在按键这个动作，所以键盘扫描原理在这里并不适用。在程序设计中我们将row和column都设置为输入信号，则低电平出现的行和列所交处即为按键处，以此简单模拟按键。根据上表所列，将对应按键的键值存储在key_code中。这样就完成了键值的存储。动态显示模块：此次实验只需用到两个显示数码管，因此只要用一个高频时钟信号控制这两个数码管交替亮灭，并在对应位显示正确的键值，就完成动态显示了。综上就可以实现矩阵案件的数码管显示了。具体流程图如下：将键值存储到key_code中。数码管动态显示键值。判断按键处，并得出对应的键值。rowco

7、lumnn4．仿真波形当row=1110，column=1110时，key_code=0000，键值为1，所以第一个数码管不亮，第二个数码管显示1，如下图：当row=0111，column=0111时，key_code=1111，键值为16，所以第一个数码管显示1，第二个数码管显示6，如下图：7.硬件实现以上步骤都完成后，在硬件上实现就比较简单了。此时要注意两个问题：第一，时钟频率的设置，在仿真时由于没有外在时钟源，所以把row和column都设置为手动输入，但当在硬件上实现时要采用实验板上的低频时钟源，并设计分频电路提供合适