数字计算器基于FPGA设计源码和电路全部分享

A-Lin

数字计算器基于FPGA设计源码和电路全部分享

% E8 G( }* w% ]3 ~+ }4 f2 g
$ t1 c5 U! R8 n) N! k本实验，我们使用我们开发板上的矩阵键盘来设计一个简单的计算器，最终要实现多达任意六位数的“加、减、乘、除”运算（不考虑负数）。通过本项目的学习，大家可以掌握矩阵键盘的原理和驱动方式，同时也可以进一步体会模块化的设计方法和技巧。
那么，在开始项目之前，我们首先应该明白矩阵键盘的基本原理，代码体现的是思路，只有在对外设原理足够清楚的前提下才可能建立起来正确的思路。矩阵键盘电路
  

! b0 o8 \/ m& x& I  n4 _- y3 n由上图可以看出，矩阵键盘的行row（行）与col（列）的交点，都是通过一个按键相连接。如果采用传统的“一个按键一个端口”的方法，要想实现16个按键，就需要16个端口；如果采用现在这个矩阵键盘的设计，要想实现16个按键，仅仅需要8个端口；如果使用16个端口来做矩阵键盘的话，则可以识别64个按键。相对于传统的键盘设计而言，矩阵键盘的设计大大提高了端口的利用率。
因此如果需要的按键少，可以选择传统的按键设计，但如果需要的按键比较多，则建议采用这种矩阵键盘的设计。接下来我们就以扫描法为例来带领大家了解矩
阵键盘的工作原理。
/ Q- D3 S) H9 t6 Q+ y# x首先col（列）是FPGA给矩阵键盘输出的扫描信号，而row（行）是矩阵键盘反馈给 FPGA 的输入信号，用于检测哪一个按键被按下。FPGA&nBSP; 给出扫描信号COL[3:0]：COL = 4’b0111，等下一个时钟周期COL  = 4’b1011，再等下一个时钟周期COL =  4’b1101，再等下一个时钟周期COL = 4’b1110，再等下一个时钟周期COL = 4’b0111，COL就是这样不断循环，给矩阵键盘一个低电平有效的扫描信号。当FPGA给矩阵键盘COL扫描信号的同时，FPGA也要在检测矩阵键盘给FPGA的的反馈信号ROW。举个例子，假若矩阵键盘中的9号按键被按下了：
当COL = 4’b0111，ROW = 4’b1111；
当COL = 4’b1011，ROW = 4’b1111；
. E& L5 j) A. m3 u/ a) \) X当COL = 4’b1011，ROW = 4’b1111；
( t8 G- G* O. m1 l" v当COL = 4’b1011，ROW = 4’b1111；
$ l( j9 Z6 y* L  @# C( b/ w有人问，为什么当COL = 4’b1101的时候，ROW  = 4’b1011呢？我们现在观察如图8-20所示的矩阵键盘的电路图，分析如下：
当9号按键被按下的时候，9号按键的电路就会被导通，扫描电路COL开始扫描，当扫描到 COL[1]的时候，由于 9 号按键的电路被导通了，COL[1]的电压等于ROW[2]的电压，所以会出现当COL  = 4’b1101的时候ROW = 4’b1011（扫描信号的频率大概1K左右）。
通常的按键所用开关为机械弹性开关，当机械触点断开、闭合时，由于机械触点的弹性作用，一个按键开关在闭合时不会马上稳定地接通，在断开时也不会一下子断开。因而在闭合及断开的瞬间均伴随有一连串的抖动，为了不产生这种
现象而作的措施就是按键消抖。
& T0 O) x3 Z8 W1 E1 }抖动时间的长短由按键的机械特性决定，一般为 5ms~10ms。这是一个很重要的时间参数，在很多场合都会用到。按键稳定闭合时间的长短则是由操作人员的按键动作决定的，一般为零点几秒至数秒（按键按下的时间一般都会大于20ms）。按键抖动会引起一次按键被误读多次，为确保 CPU对按键的一次闭合仅作一次处理，必须去除按键抖动。在按键闭合稳定时读取按键的电平状态，并且必须判别到按键释放稳定后再作处理。
然后我们就可以利用这些现象，来设计一个识别按键的电路。
# F2 M/ l' H6 \  O% @9 h3 ?, o# }8 p

游客，如果您要查看本帖隐藏内容请回复

helendcany

谢谢分享