利用键盘控制点阵进行十进制加法计算显示.doc

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1、利用键盘控制点阵进行十进制加法计算显示1、课程设计目的：（1）学习操作数字电路设计实验开发系统，掌握点阵显示模块的工作原理及应用。（2）掌握组合逻辑电路、时序逻辑电路的设计方法。（3）学习掌握可编程器件设计的全过程。2、课程设计容和要求：2.1、设计容：用VHDL语言编写程序，编写键盘控制模块的控制逻辑，仿真所编写的程序，模拟验证所编写的模块功能，下载程序到芯片中，实现键盘控制点阵进行十进制加法计算显示。2.2、设计要求：（1）学习掌握键盘控制模块、点阵显示模块的工作原理及应用；（2）熟练掌握VHDL编程语言，编写键盘控制模块的控制逻辑；（3）仿真所编写的程序，模拟验证所编写

2、的模块功能；（4）下载程序到芯片中，硬件验证所设置的功能，能够实现十进制数字的显示；（5）整理设计容，编写设计说明书。3、 设计方案及实现情况：3.1、设计思路：分三个模块编写程序，首先实现键盘对点阵的控制，然后设计加法计算功能模块，由于点阵显示的局限性，当有进位时设置CO为高电平在数码管上显示出来，在最后一个模块编写显示的1到9以及加号的列字符扫描信号，从而实现键盘控制点阵十进制加法计算的显示。3.2、工作原理及框图：系统的输入信号有：开关（允许输入及显示）信号RST，系统时钟信号CLK，按键信号（KEYIN[3..0]）。系统的输出信号有：点阵行驱动输出信号（LEDOUT

3、[0..15]），点阵列选信号（SEL[3..0]），进位输出信号CO。系统的工作过程为：在开关信号RST（低电平有效）为低电平时，矩阵键盘不工作，16×16点阵没有显示；当开关信号RST为高电平时，整个系统工作，当在矩阵键盘上按下按键后，16×16点阵会显示出一个1位十进制数,在进行功能操作时，当按下NEXT键时，点阵上显示“+”号，然后再按下一个十进制数在点阵上显示，最后按下ENTER键进行加法计算，如果结果大于9，则进位输出CO输出高电平，点亮发光二极管，点阵显示个位，否则直接输出结果。LED点阵显示原理：LED点阵式显示器不仅可以显示数字，也可显示所有西文字母和符号，

4、与由单个发光二极管连成的显示器相比，具有焊点少、连线少，所有点在同平面、亮度均匀、外形美观以及具有显示信息丰富、功耗低、体积小、重量轻、超薄等许多其他显示器无法比拟的优点，可以代替数码管、符号管和米字管。如果将多块组合可以构成大屏幕显示屏用于汉字、图形、图表等等的显示，因此被泛用于机场、车站、码头、银行及许多公共场所的指示、说明、广告等场合。16×16的LED点阵显示器，是由256个LED组成,共阳极的16×16的LED点阵显示器的典型连接方式是：每一行的16个阳极连在一起，由行扫描码锁存器和驱动器的一位控制，总共16行阳极连线由16位分别控制；每一列的16个阴极连在一起，由

5、列扫描码锁存器和驱动器的一位控制，总共16列阴极连线由16位分别控制。点阵字符的驱动过程:点阵式LED显示器采用逐行扫描式工作。要使点阵显示出一个字符的编程方法是：首先选通第一行；接着，向行码锁存器写入该行的字型码（即列数据）。然后，按相同的方式选通第二行，写第二行的字型码……由此类推，直到写完所有行的字型码，完成一个字符的显示。16×16点阵显示驱动的行选通信号为一4-16译码器的输出，所以我们在设计点阵控制接口时，其行选通信号输出必须经4-16编码。矩阵式键盘的工作原理：矩阵式键盘又叫行列式键盘，是用I/O口线组成的行、列矩阵结构，在每根行线与列线的交叉处，二线不直接相通

6、而是通过一个按键跨接接通。采用这种矩阵结构只需M根行输出线和N根列输入线，就可连接M×N个按键。通过键盘扫描程序的行输出与列输入就可确认按键的状态，再通过键盘处理程序便可识别键值。矩阵式键盘的按键识别方法为行扫描法又称为逐行扫描查询法，是一种最常用的按键识别方法，介绍过程如下：1）判断键盘中有无键按下：将全部行线置低电平，然后检测列线的状态。只要有一列的电平为低，则表示键盘中有键被按下，而且闭合的键位于低电平线与行线相交叉的按键之中。若所有列线均为高电平，则键盘中无键按下。2）判断闭合键所在的位置：在确认有键按下后，即可进入确定具体闭合键的过程。其方法是：依次将行线置为低电平

7、，即在置某根行线为低电平时，其它线为高电平。在确定某根行线位置为低电平后，再逐行检测各列线的电平状态。若某列为低，则该列线与低电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键。键盘中的按键可分为数字键和功能键。数字键主要用来输入数字，但从上述容发现，键盘所产生的输出KIN3～KIN0无法拿来直接使用；另外不同的数字按键也担负不同的功能，因此必须由键盘译码电路来规划某个按键的输出形式，以便执行相应的动作。图1总体框图3.3、各模块功能描述：键盘扫描模块：实验箱中4×8矩阵键盘的电路原理图如图2所示图2矩阵键盘的电路原