VHDL设计：键盘扫描与计算器实现与仿真

该文档详细介绍了如何通过VHDL进行键盘扫描与计算器的设计与仿真。主要内容包括以下几个部分： 1. 实验目标： 实验要求设计一个能够完成个位数加减乘运算的简易计算器，用户通过矩阵键盘输入，结果显示在数码管上。设计需考虑键盘扫描的实时性和防抖处理，确保每次按键后能正确识别并立即更新显示。 2. 系统组成与连接： 系统由七部分构成，包括分频模块、键盘扫描驱动模块、键盘按键值编码模块、键盘编码值防抖模块、运算模块、数码管显示驱动模块和动态扫描驱动模块。分频模块至关重要，因为它将高频率的系统时钟降频至4KHz和10Hz，分别用于行驱动和防抖处理。 3. 分频模块设计： 利用VHDL中的fredivn组件，通过可变分频技术，将33.8688MHz的时钟源分频，确保键盘扫描和防抖功能的稳定运行。分频元件的参数设定为n=3，实现时钟频率的适当降低。 4. 行驱动模块： 键盘扫描依赖于行信号的快速置零。当按下按键后，对应的列信号会保持为零，从而确定按键的位置。代码中包含了一个计数器来控制行信号的变化，以便快速判断按键。 5. 数码管显示与动态扫描： 计算器的运算结果通过动态扫描显示在数码管上，确保实时更新。这部分涉及到数码管驱动逻辑，以及如何根据运算结果选择合适的显示模式。 6. 仿真结果： 文档提供了实际的仿真结果，显示了分频和键盘扫描功能的工作效果，验证了设计的正确性。这些模拟结果对于理解和评估设计的性能至关重要。 这份VHDL仿真设计文档深入浅出地讲解了如何在FPGA平台上实现键盘扫描与计算器的功能，并通过实例代码展示了关键技术的运用。这对于理解VHDL设计过程和数字逻辑电路实现具有很高的参考价值。