VHDL实现矩阵键盘显示原理及代码

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"VHDL矩阵键盘显示程序设计,用于在数码管上显示矩阵键盘上按下的按键值。实现过程中涉及到了VHDL语言、矩阵键盘接口、数码管驱动以及FPGA或CPLD硬件平台的应用。" 在这个设计中,作者Paohongtao使用VHDL(Very High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language)来描述一个名为`exp12`的实体,该实体主要功能是处理矩阵键盘的输入,并将按键值显示在数码管上。矩阵键盘是一种常见的输入设备,通过排列按键形成行列结构,可以节省硬件资源。数码管则是一种用于显示数字和简单字符的显示器。 实体`exp12`有以下几个端口: - `Clk`: 时钟输入,用于同步电路操作。 - `Kr`: 键行输入,一个4位向量,表示矩阵键盘的行信号。 - `Kc`: 键列缓冲,一个4位向量,用于暂存列信号,这通常在扫描矩阵键盘时用于检测按键状态。 - `a`到`g`及`dp`: 这些是数码管的段控制信号,用于驱动数码管显示特定字符。 - `Sa`到`sC`: 这些是数码管的位选信号,用于选择数码管的某一位置显示。 在架构`behave`部分,定义了几个信号变量: - `keyr`和`keyc`: 分别用于存储当前扫描到的行和列信号,这两个信号在矩阵键盘扫描中起到关键作用。 - `kcount`和`dcount`: 用于计数和分频,可能用于控制数码管的显示刷新和消抖。 - `kflag1`和`kflag2`: 作为按键检测的标志位,防止按键抖动带来的误读。 - `buff1`到`buff8`和`Disp_Temp`: 用于存储按键值和临时显示数据。 - `Disp_Decode`: 是一个8位向量,用于数码管的段码解码,将内部的数值转换为数码管的显示格式。 在进程`process(Clk)`中,作者检查时钟`Clk`的上升沿,并在`Kr`全为1时(即所有键未被按下),更新`kcount`以进行键盘扫描。当检测到按键时,`kflag1`被清零,然后通过比较`keyr`和`keyc`的值来确定哪个按键被按下。按键值随后会被处理并准备显示在数码管上。 这个设计中没有提供完整的代码,但可以看出其基本思路是采用轮询扫描的方式读取矩阵键盘的输入,然后使用数码管的段码驱动方法显示按键值。对于实际应用,还需要包括数码管的消隐、动态扫描以提高显示效果,以及更完善的按键处理逻辑,例如防抖和按键多击处理等。 这个设计展示了VHDL在FPGA或CPLD硬件平台上的应用,以及如何使用它来处理数字输入和输出设备,对于学习嵌入式系统和数字逻辑设计的学生或工程师来说,这是一个很好的实践案例。