CPLD设计实现单片机键盘扫描与接口详解

本资源是关于数字系统设计与单片机接口的CPLD课程设计，主要针对通信工程专业的学生，由王强龙同学完成，隶属于信息工程与自动化学院通信072班。实验的主要目标是通过VHDL语言，实现单片机与键盘的扫描接口设计，包括硬件电路的搭建、原理的理解、以及去抖软件的编写。 在实验中，首先需要配置硬件设备，如PC机、MAX+PLUS II CPLD开发系统、CPLD下载软件、实验开发系统、单片机仿真器等。实验的核心部分是单片机扫描键盘的设计。具体步骤如下： 1. 硬件电路连接： - 将单片机的仿真头连接到CPLD实验箱的单片机接口。 - 将单片机仿真器连接到COM1，CPLD实验箱连接到COM2，确保串行通信的正确设置。 2. 接口电路设计： - 使用VHDL图形输入法，设计单片机的接口电路，如P0口用于扫描16个按键，分为高、低四位，通过74273锁存列扫描线和74244隔离缓冲行线，形成键盘矩阵扫描。 - 扫描码采用"0111"、"1011"、"1101"和"1110"循环，单片机通过比较扫描码和回读行线判断按键位置。 - 键盘的时序控制分别由ym1和wr生成逻辑关系，键值回读由ym2和rd控制。 3. 输入输出引脚的添加： - 在电路图中添加必要的输入引脚（如按键信号）和输出引脚（如显示或处理按键结果的信号）。 4. VHDL编程： - 编写VHDL程序，包括定义数据类型、模块结构、过程或函数，实现键盘扫描、数据处理和去抖功能。 - 代码中可能涉及到的过程有：初始化、键盘扫描逻辑、按键状态检测、去抖算法等。 5. 编译与下载： - 使用CPLDDN-4下载软件，将编译后的VHDL设计文件下载到CPLD中，进行硬件仿真验证。 6. 实验源代码示例： - 提供了逐行扫描的VHDL代码片段，展示了如何使用标准库声明和数据类型，以及如何实现基本的逻辑操作。 通过这个实验，学生能够深入理解CPLD在单片机键盘接口中的应用，增强对VHDL语言的实际操作能力，以及掌握单片机控制下键盘扫描和去抖的技术。同时，这个项目还锻炼了电路设计、程序编写和调试的综合技能。