VHDL矩阵键盘扫描设计与实现

"该资源是关于FPGA开发的一个实验项目，名为PB16060240，可能属于某个课程或工作坊的一部分。实验的主要目标是通过Quartus进行设计，使用VHDL语言来理解和掌握电路设计，特别是矩阵键盘的扫描输入设计。实验涉及的硬件是一个4x4矩阵键盘，可以通过它实现16种不同的输入状态。" 在矩阵键盘扫描设计中，键盘布局是由4行4列的按键组成，总共可以提供16种不同的组合。每个按键对应一个行和一列表的交叉点。为了检测哪个按键被按下，通常会在行线上使用上拉电阻连接到高电平（3.3V TTL），而列线则由控制器控制输出。当按下按键时，例如按键B1，对应行的电平会被拉低，而未被按下的行保持高电平。列线的状态变化可以通过扫描行线来检测。 实验设计包括以下几个部分： 1. 分频器：由于50MHz的时钟频率过高，需要使用分频器降低频率。这里提到的分频器是一个200分频器，用于产生适合扫描的时钟信号。 2. 计数器：分频器的输出信号驱动计数器，计数器的输出又驱动译码器、扫描器和读取设备，作为扫描过程的触发源。 3. 扫描器：在每个计数器的输出周期，扫描器会输出特定的电平，对应当前正在扫描的那一行。 4. 读取设备：读取行电平信号，获取按键状态。 5. 译码器：根据计数器的扫描信号和行信号进行译码，决定哪些按键被按下，并将结果显示在数码管上。 6. 数码管控制：译码器的输出会驱动数码管显示，如果检测到有效的按键信号，数码管会显示相应的字符；否则，数码管保持熄灭。 在提供的VHDL源代码中，可以看到一个名为`scanner`的实体，它接收来自计数器的输入（`counter_input`）并输出扫描信号（`scan_output`）。这个实体可能是整个系统中的扫描器模块，负责在每个时钟周期输出当前扫描的行信号。 这个实验项目不仅涵盖了硬件设计的基础知识，还涉及到数字逻辑和VHDL编程的实际应用，是学习FPGA开发和嵌入式系统设计的一个典型实例。通过这样的实践，学习者可以深入理解如何利用FPGA进行硬件级别的键盘扫描和信号处理。