用VHDL实现设计并实现4*4键盘扫描控制电路,判断哪个按键被按下,在数码管上显示键值,并通过蜂鸣器发出按键音。要求: 1.键值采用16进制编码,即 16个按键分别对应显示16进制数0~F,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: 2.按键按下时显示当前键值并保持,直到下一按键被按下时更新显示: 3.当按键被按下时蜂鸣器发出按键音(中音3),放开后蜂鸣器不发声; 4.选做:每个按键对应不同的按键音。

时间: 2024-02-27 07:51:25 浏览: 52
这是一个非常具体的设计实现问题,需要进行详细的硬件电路设计和程序编写。以下是一个基本的设计思路: 1. 硬件设计 使用4*4矩阵键盘,将其连接到FPGA上,通过VHDL代码实现扫描控制电路。具体实现方法如下: 1)将键盘的4行和4列分别接到FPGA的4个输入引脚和4个输出引脚上; 2)FPGA通过输出引脚依次扫描每一列,然后通过输入引脚读取每一行的状态; 3)通过判断当前按下的按键位置,将其对应的16进制数值存储在FPGA内部寄存器中; 4)通过FPGA内部的数字转换电路,将16进制数值转换为数码管上的显示值,并将其输出到数码管上; 5)同时,通过FPGA内部的蜂鸣器控制电路,控制蜂鸣器的开关,从而实现按键音的发声和停止。 2. VHDL代码编写 具体的VHDL代码实现过程需要根据实际情况进行设计,以下是一种可能的实现思路: 1)定义输入输出端口: ```vhdl entity keyboard is port ( ROW: in std_logic_vector(3 downto 0); COL: out std_logic_vector(3 downto 0); KEY: out std_logic_vector(3 downto 0) ); end entity keyboard; entity display is port ( HEX: out std_logic_vector(6 downto 0); SEG: out std_logic_vector(6 downto 0) ); end entity display; entity buzzer is port ( SOUND: out std_logic ); end entity buzzer; ``` 2)定义内部信号: ```vhdl architecture rtl of keyboard is signal row_sel: std_logic_vector(3 downto 0); signal col_sel: std_logic_vector(3 downto 0); signal key_val: std_logic_vector(3 downto 0); signal key_press: std_logic; signal key_release: std_logic; signal debounce: std_logic_vector(3 downto 0); end architecture rtl; ``` 3)实现键盘扫描控制电路: ```vhdl architecture rtl of keyboard is begin -- 行列扫描控制 row_sel <= "1110"; col_sel <= "0111"; COL <= col_sel; process(row_sel) begin KEY <= "1111"; wait for 1 us; KEY <= key_val; end process; process(col_sel) begin row_sel <= "1110"; wait for 1 us; if (ROW = "1110") then key_val <= "0111"; elsif (ROW = "1101") then key_val <= "0116"; elsif (ROW = "1011") then key_val <= "011B"; elsif (ROW = "0111") then key_val <= "011F"; else key_val <= "1111"; end if; row_sel <= "1101"; wait for 1 us; if (ROW = "1110") then key_val <= "0107"; elsif (ROW = "1101") then key_val <= "010E"; elsif (ROW = "1011") then key_val <= "010B"; elsif (ROW = "0111") then key_val <= "010F"; else key_val <= "1111"; end if; row_sel <= "1011"; wait for 1 us; if (ROW = "1110") then key_val <= "0087"; elsif (ROW = "1101") then key_val <= "008E"; elsif (ROW = "1011") then key_val <= "008B"; elsif (ROW = "0111") then key_val <= "008F"; else key_val <= "1111"; end if; row_sel <= "0111"; wait for 1 us; if (ROW = "1110") then key_val <= "00C7"; elsif (ROW = "1101") then key_val <= "00CE"; elsif (ROW = "1011") then key_val <= "00CB"; elsif (ROW = "0111") then key_val <= "00CF"; else key_val <= "1111"; end if; end process; -- 按键消抖 process(key_val, debounce) begin if (key_val /= "1111") then debounce <= debounce(2 downto 0) & '1'; if (debounce = "1111") then key_press <= '1'; end if; else debounce <= debounce(2 downto 0) & '0'; if (debounce = "0000") then key_release <= '1'; end if; end if; end process; end architecture rtl; ``` 4)实现数码管显示控制电路: ```vhdl architecture rtl of display is signal hex_val: std_logic_vector(3 downto 0); signal seg_val: std_logic_vector(6 downto 0); begin process(hex_val) begin case hex_val is when "0000" => seg_val <= "1111110"; -- 0 when "0001" => seg_val <= "0110000"; -- 1 when "0010" => seg_val <= "1101101"; -- 2 when "0011" => seg_val <= "1111001"; -- 3 when "0100" => seg_val <= "0110011"; -- 4 when "0101" => seg_val <= "1011011"; -- 5 when "0110" => seg_val <= "1011111"; -- 6 when "0111" => seg_val <= "1110000"; -- 7 when "1000" => seg_val <= "1111111"; -- 8 when "1001" => seg_val <= "1110011"; -- 9 when "1010" => seg_val <= "1110111"; -- A when "1011" => seg_val <= "0011111"; -- b when "1100" => seg_val <= "1001110"; -- C when "1101" => seg_val <= "0111101"; -- d when "1110" => seg_val <= "1001111"; -- E when "1111" => seg_val <= "1000111"; -- F when others => seg_val <= "1111111"; end case; end process; end architecture rtl; ``` 5)实现蜂鸣器控制电路: ```vhdl architecture rtl of buzzer is signal buzzer_on: std_logic; begin process(key_press, key_release) begin if (key_press = '1') then buzzer_on <= '1'; elsif (key_release = '1') then buzzer_on <= '0'; end if; end process; SOUND <= buzzer_on; end architecture rtl; ``` 以上是一个基本的设计思路,具体实现过程需要根据实际情况进行优化和改进。

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