4X4矩阵键盘实验讲解
4×4矩阵键盘控制实验
4×4矩阵键盘控制实验一、实验内容摘要设计一个4×4键盘接口控制器，在QuartusII软件上实现基设计，将其与开发板连接，实现电路功能。
当按下某一键时，4位LED上显示对应的键值，以二进制代码形式从0至F显示。
二、实验源代码LIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.ALL;USE ieee.std_logic_unsigned.ALL;ENTITY DEBOUNCING ISPORT(clk, key:IN STD_LOGIC ;clr: IN STD_LOGIC;dly_out, dif_out: OUT STD_LOGIC);END DEBOUNCING;ARCHITECTURE a OF DEBOUNCING ISSIGNAL sample,dly,diff: STD_LOGIC;BEGINfree_counter:blocksignal QQ:std_logic_vector(4 downto 0);signal d0:std_logic;beginprocess (CLR,clk)beginif clr='0' thend0<='0';QQ<=(OTHERS=>'0');ELSif clk'event and clk='1' thend0<=QQ(4); --QQ的最高位同时作为d0信号,即d0的周期为2的5次方个clk.QQ<=QQ+1;end if;end process;sample<=not(QQ(4) and (not d0));--当d0为0,QQ(4)为1时,sample产生采样脉冲,低电平时间为1个clkend block free_counter;debunce:blocksignal d0,d1,s,r:std_logic;beginprocess(clk,clr)beginif clr='0' thendly<='0';elsif rising_edge(clk) thenif sample='1' thend1<=d0;d0<=key;s<=d0 and d1;r<=not d0 and not d1;if s<='0' and r<='0' thendly<=dly;elsif s<='0' and r<='1' thendly<='0';elsif s<='1' and r<='0' thendly<='1';elsedly<='0';end if;end if;end if;end process;dly_out<=dly;end block debunce;differential:blocksignal d1,d0:std_logic;beginprocess(clk,clr)beginif clr='0' thend0<='0';d1<='0';elsif rising_edge(clk) thend1<=d0;d0<=dly;end if;diff<=d0 and not d1;end process;dif_out<=diff;end block differential;END a;--****************************************************************** --* 4x4标准键盘板读取并点亮实验箱底板上的L1-L4--* Filename: keyboard4_4--* 扫描键盘，译码并点亮实验箱底板上的L1-L4--* 已加入去抖程序--****************************************************************** library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity keyboard4_4 isport(rst : in std_logic;clk_in : in std_logic;keyin : in std_logic_vector(3 downto 0);scan : out std_logic_vector(3 downto 0);leds : out std_logic_vector(3 downto 0);state : out std_logic;M : out std_logic_vector(3 downto 0));end keyboard4_4;architecture keyboard4_4_arch of keyboard4_4 is----********************************************* component debouncingport( key : IN STD_LOGIC ;clk,clr : IN STD_LOGIC ;dly_out : OUT STD_LOGIC ) ;end component ;--*********************************************--signal clkfrq : std_logic;signal cntscn : std_logic_vector(1 downto 0);signal scnlin : std_logic_vector(3 downto 0);signal cntfrq : std_logic_vector(14 downto 0);signal lednum : std_logic_vector(7 downto 0);signal key_tmp : std_logic_vector(3 downto 0);signal clk : std_logic;signal cntfrq1 : std_logic_vector(5 downto 0); beginM <= "0101"; --键盘功能选择scan <= not scnlin;lednum <= scnlin & (not key_tmp);-- key_tmp <= keyin;--debounuing cktdebounuing : blockbeginU1: debouncing PORT MAP (KEY => keyin(0) ,DLY_OUT => key_tmp(0) ,clr=>rst,clk => CLK);U2: debouncing PORT MAP (KEY => keyin(1) ,dly_out => key_tmp(1) ,clr=>rst,clk => CLK);U3: debouncing PORT MAP (key => keyin(2) ,dly_out => key_tmp(2) ,clr=>rst,clk => CLK);U4: debouncing PORT MAP (key => keyin(3) ,dly_out => key_tmp(3) ,clr=>rst,clk => CLK);END block debounuing ;--******************************************************--process(rst,clk_in) -- 晶振为40MHz，进行40000分频产生去抖时钟（1000Hz)beginif rst = '0' thencntfrq <= (others => '0');elsif rising_edge(clk_in) thenif (cntfrq = "100111000011111" or not (key_tmp="1110" or key_tmp="1101" or key_tmp="1011" or key_tmp="0111") ) then--if (cntfrq = "100111000011111" or key_tmp="1111" ) then--if cntfrq = "1111" thencntfrq <= (others => '0');clk <= not clk;--去抖时钟elsecntfrq <= cntfrq + 1;end if;end if;end process;process(rst,clk) --去抖时钟,50分频,形成扫描时钟beginif rst = '0' thenclkfrq <= '0';cntfrq1 <= (others => '0');elsif rising_edge(clk) thenif cntfrq1 = "11000" thencntfrq1 <= (others => '0');clkfrq <= not clkfrq;elsecntfrq1 <= cntfrq1 + 1;end if;end if;end process;process(rst,clkfrq) -- 根据扫描时钟产生扫描线beginif rst = '0' thencntscn <= "00";elsif rising_edge(clkfrq) thenif cntscn = "11" thencntscn <= "00";elsecntscn <= cntscn+1;end if;case cntscn iswhen "00" => scnlin <= "0001";when "01" => scnlin <= "0010";when "10" => scnlin <= "0100";when "11" => scnlin <= "1000";when others => null;end case;end if;end process;process(rst, clkfrq) -- 根据按键点亮相应的ledsbeginif(rst = '0' ) thenleds <= "0000";elsif clkfrq'event and clkfrq = '0' thencase lednum iswhen "10001000" =>leds <= "0001"; --1when "01001000" =>leds <= "0010"; --2when "00101000" =>leds <= "0011"; --3when "00011000" =>leds <= "1010"; --Awhen "10000100" =>leds <= "0100"; --4when "01000100" =>leds <= "0101"; --5when "00100100" =>leds <= "0110"; --6when "00010100" =>leds <= "1011"; --Bwhen "10000010" =>leds <= "0111"; --7when "01000010" =>leds <= "1000"; --8when "00100010" =>leds <= "1001"; --9when "00010010" =>leds <= "1100"; --Cwhen "10000001" =>leds <= "1110"; --*when "01000001" =>leds <= "0000"; --0when "00100001" =>leds <= "1111"; --#when "00010001" =>leds <= "1101"; --Dwhen others =>null;end case;end if;end process;process(rst,key_tmp)beginif(rst = '0' ) thenstate <= '1';elsif (key_tmp="1110" or key_tmp="1101" or key_tmp="1011" or key_tmp="0111") thenstate <= '0';elsif (key_tmp="1111") thenstate <= '1';end if;end process;end keyboard4_4_arch;三、实验工具软件的选用以及实验过程1、打开QuartusII软件。
实验07：4X4键盘阵列扫描输入.pdf
键盘阵列扫描输入一、实验目的1. 进一步学习并掌握Quartus II设计的方法及步骤；2. 熟悉VHDL语言电路设计方法；3. 熟悉EACF型FPGA开发板，参见6.1节；4. 学习并掌握利用VHDL描述并设计电路的方法及步骤；5. 学习并掌握键盘阵列的扫描输入的方法及实现过程。
二、实验原理键盘阵列是一个由4×4的按键开关组成的阵列，可实现16种状态的输入。
4×4按键阵列的硬件连接原理如下图所示。
4X4键盘阵列其中VCC3.3为3.3V的正电源；BUTTON为4×4共16个按键,R为电阻。
而K_H_1、K_H_2、K_H_3、K_H_4为4×4按键阵列连接到FPGA通用IO引脚的行信号；K_V_1、K_V_2、K_V_3、K_V_4为4×4按键阵列连接到FPGA通用IO引脚的列信号，如下图所示。
键盘阵列与FPGA的连接另外，连接到FPGA的行列信号圴为3.3V的LVTTL电平标准：即电压小于0.8V为低电平，高于2.0V为高电平。
通过上述4×4按键阵列的硬件连接原理图可看出，行和列信号都通过10K的电阻上拉到3.3V的电源，也就是说如果FPGA通过对应的IO引脚来读取4×4按键阵列的行和列信号，得到的全部为高电平“1”，即使按键按下时，读到的依然是高电平“1”。
那么如何在FPGA中判断4×4按键阵列中的哪个键按下呢？当然我们要实现按键输入的功能，就不能全部读取行和列的信号。
而应通过不断地输出扫描行（或列），再通过读取列（或行）的信号来判断哪个按键按下。
即：通过对4×4键盘阵列的4个行（或列）控制信号循环输出”1110、1101、1011、0111”，来驱动键盘阵列，紧接着读取相应的4个列（或行）信号。
通过读取的数据或状态来判断16个按键中哪个键被按下，并对其状态做编码输出。
此电路不停的工作，以便实时准确地获取键盘的输入状态，以供其它电路使用，从而实现了键盘阵列的扫描输入。
4×4矩阵式键盘按键
一、实验目的1.掌握4×4矩阵式键盘程序识别原理2.掌握4×4矩阵式键盘按键的设计方法二、设计原理（1）如图14.2所示，用单片机的并行口P3连接4×4矩阵键盘，并以单片机的P3.0－P3.3各管脚作输入线，以单片机的P3.4－P3.7各管脚作输出线，在数码管上显示每个按键“0－F”的序号（2）键盘中对应按键的序号排列如图14.1所示三、参考电路740)this.width=740" border=undefined>图14.2 4×4矩阵式键盘识别电路原理图740)this.width=740" border=undefined>图14.1 4×4键盘0-F显示740)this.width=740" border=undefined>图14.3 4×4矩阵式键盘识别程序流程图四、电路硬件说明（1）在“单片机系统”区域中，把单片机的P3.0－P3.7端口通过8联拨动拨码开关JP3连接到“4×4行列式键盘”区域中的M1－M4，N1－N4端口上（2）在“单片机系统”区域中，把单片机的P0.0－P0.7端口连接到“静态数码显示模块”区域中的任何一个a－h端口上；要求：P0.0对应着a，P0.1对应着b，……，P0.7对应着h五、程序设计内容（1）4×4矩阵键盘识别处理（2）每个按键都有它的行值和列值，行值和列值的组合就是识别这个按键的编码矩阵的行线和列线分别通过两并行接口和CPU通信键盘的一端（列线）通过电阻接VCC，而接地是通过程序输出数字“0”实现的键盘处理程序的任务是：确定有无键按下，判断哪一个键按下，键的功能是什么？还要消除按键在闭合或断开时的抖动两个并行口中，一个输出扫描码，使按键逐行动态接地；另一个并行口输入按键状态，由行扫描值和回馈信号共同形成键编码而识别按键，通过软件查表，查出该键的功能六、程序流程图(如图14.3所示)七、汇编源程序;;;;;;;;;;定义单元;;;;;;;;;;COUNT EQU 30H;;;;;;;;;;入口地址;;;;;;;;;;ORG 0000HLJMP STARTORG 0003HRETIORG 000BHRETIORG 0013HRETIORG 001BHRETIORG 0023HRETIORG 002BHRETI;;;;;;;;;;主程序入口;;;;;;;;;;ORG 0100HSTART: LCALL CHUSHIHUA LCALL PANDUANLCALL XIANSHILJMP START ;;;;;;;;;;初始化程序;;;;;;;;;; CHUSHIHUA: MOV COUNT#00H RET;;;;;;;;;;判断哪个按键按下程序;;;;;;;;;; PANDUAN: MOV P3#0FFHCLR P3.4MOV A P3ANL A#0FHXRL A#0FHJZ SW1LCALL DELAY10MSJZ SW1MOV A P3ANL A#0FHCJNE A#0EH K1MOV COUNT#0LJMP DKK1: CJNE A#0DH K2MOV COUNT#4LJMP DKK2: CJNE A#0BH K3 MOV COUNT#8 LJMP DKK3: CJNE A#07H K4 MOV COUNT#12K4: NOPLJMP DKSW1: MOV P3#0FFH CLR P3.5MOV A P3ANL A#0FHXRL A#0FHJZ SW2LCALL DELAY10MS JZ SW2MOV A P3ANL A#0FHCJNE A#0EH K5 MOV COUNT#1 LJMP DKK5: CJNE A#0DH K6 MOV COUNT#5 LJMP DKK6: CJNE A#0BH K7 MOV COUNT#9 LJMP DKK7: CJNE A#07H K8 MOV COUNT#13K8: NOPLJMP DKSW2: MOV P3#0FFH CLR P3.6MOV A P3ANL A#0FHXRL A#0FHJZ SW3LCALL DELAY10MS JZ SW3MOV A P3ANL A#0FHCJNE A#0EH K9 MOV COUNT#2 LJMP DKK9: CJNE A#0DH KA MOV COUNT#6 LJMP DKKA: CJNE A#0BH KB MOV COUNT#10 LJMP DKKB: CJNE A#07H KC MOV COUNT#14 KC: NOPLJMP DKSW3: MOV P3#0FFH CLR P3.7MOV A P3ANL A#0FHXRL A#0FHJZ SW4LCALL DELAY10MSJZ SW4MOV A P3ANL A#0FHCJNE A#0EH KDMOV COUNT#3LJMP DKKD: CJNE A#0DH KE MOV COUNT#7LJMP DKKE: CJNE A#0BH KF MOV COUNT#11LJMP DKKF: CJNE A#07H KG MOV COUNT#15KG: NOPLJMP DKSW4: LJMP PANDUAN DK: RET ;;;;;;;;;;显示程序;;;;;;;;;; XIANSHI: MOV A COUNT MOV DPTR#TABLE MOVC A@A+DPTRMOV P0 ALCALL DELAYSK: MOV A P3ANL A#0FHXRL A#0FHJNZ SKRET ;;;;;;;;;;10ms延时程序;;;;;;;;;;DELAY10MS: MOV R6#20D1: MOV R7#248DJNZ R7$DJNZ R6D1RET;;;;;;;;;;200ms延时程序;;;;;;;;;;DELAY: MOV R5#20LOOP: LCALL DELAY10MSDJNZ R5LOOPRET;;;;;;;;;;共阴码表;;;;;;;;;;TABLE: DB 3FH06H5BH4FH66H6DH7DH07H DB 7FH6FH77H7CH39H5EH79H71H ;;;;;;;;;;结束标志;;;;;;;;;;END八、C语言源程序#include<AT89X51.H>unsigned char code table[]={0x3f0x660x7f0x390x060x6d0x6f0x5e0x5b0x7d0x770x790x4f0x070x7c0x71};void main(void){ unsigned char i j k key;while(1){ P3=0xff; //给P3口置1//P3_4=0; //给P3.4这条线送入0//i=P3;i=i&0x0f; //屏蔽低四位//if(i!=0x0f) //看是否有按键按下//{ for(j=50;j>0;j--) //延时//for(k=200;k>0;k--);if(i!=0x0f) //再次判断按键是否按下//{ switch(i) //看是和P3.4相连的四个按键中的哪个// { case 0x0e:key=0;break;case 0x0d:key=1;break;case 0x0b:key=2;break;case 0x07:key=3;break;}P0=table[key]; //送数到P0口显示//}}P3=0xff;P3_5=0; //读P3.5这条线//i=P3;i=i&0x0f; //屏蔽P3口的低四位//if(i!=0x0f) //读P3.5这条线上看是否有按键按下// { for(j=50;j>0;j--) //延时//for(k=200;k>0;k--);i=P3; //再看是否有按键真的按下//i=i&0x0f;if(i!=0x0f){ switch(i) //如果有显示相应的按键//{ case 0x0e:key=4;break;case 0x0d:key=5;break;case 0x0b:key=6;break;case 0x07:key=7;break;}P0=table[key]; //送入P0口显示//}}P3=0xff;P3_6=0; //读P3.6这条线上是否有按键按下// i=P3;i=i&0x0f;if(i!=0x0f){ for(j=50;j>0;j--)for(k=200;k>0;k--);i=P3;i=i&0x0f;if(i!=0x0f){ switch(i){ case 0x0e:key=8;break;key=9;break;case 0x0b:key=10;break;case 0x07:key=11;break;}P0=table[key];}}P3=0xff;P3_7=0; //读P3.7这条线上是否有按键按下// i=P3;i=i&0x0f;if(i!=0x0f){ for(j=50;j>0;j--)for(k=200;k>0;k--);i=P3;i=i&0x0f;if(i!=0x0f){ switch(i){ case 0x0e:key=12;break;case 0x0d:key=13;break;key=14;break;case 0x07:key=15;break;}P0=table[key];}}}}九、注意事项在硬件电路中，要把8联拨动拨码开关JP2拨下，把8联拨动拨码开关JP3拨上去。
AVR学习笔记十九、4X4矩阵键盘实验
A VR学习笔记十九、4X4矩阵键盘实验19.1 实例功能在前面的实例中我们已经学习了在单片机系统中检测独立式按键的接口电路和程序设计，独立式按键的每个按键占用1位I/O口线，其状态是独立的，相互之间没有影响，只要单独测试链接案件的I/O口线电平的高低就能判断键的状态。
独立式按键电路简单、配置灵活，软件结构也相对简单。
此种接口方式适用于系统需要按键数目较少的场合。
在按键数量较多的情况下，如系统需要8个以上按键的键盘时，采用独立式接口方式就会占用太多的I/O口，这对于I/O口资源不太丰富的单片机系统来说显得相当浪费，那么当按键数目相对较多的时候，为了减少I/O口资源的占用，应该采取什么样的方式才能够既满足多按键识别，又减少I/O口的占用呢？当然我们可以采用端口扩展器件比如串并转换芯片实现单片机I/O口的扩展，但是这种方式既增加了电路的复杂性，又增加了系统的成本开销。
有没有比较经济实惠的方法呢？事实上，在实际引用中我们经常采用矩阵式键盘的方式来节约I/O口资源和系统成本。
在这个实验中，我们采用4X4矩阵键盘来实现使用8个I/O口识别16个按键的实验，本实例分为三个功能模块，分别描述如下：●单片机系统：利用A Tmega16单片机与矩阵键盘电路实现多按键识别。
●外围电路：4X4矩阵键盘电路、LED数码管显示电路。
●软件程序：编写软件，实现4X4矩阵键盘识别16个按键的程序。
通过本实例的学习，掌握以下内容：●4X4矩阵键盘的电路设计和程序实现。
19.2 器件和原理19.2.1 矩阵键盘的工作原理和扫描确认方式当键盘中按键数量较多时，为了减少对I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式，也称为行列键盘，这是一种常见的连接方式。
矩阵式键盘接口见图1所示，它由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上。
当键被按下时，其交点的行线和列线接通，相应的行线或列线上的电平发生变化，MCU通过检测行或列线上的电平变化可以确定哪个按键被按下。
4×4矩阵键盘EDA设计
else if(Clk4EN) begin
case(KeyOut) 4'b1110 : KeyTmp1[3:0] <= KeyDone;//扫描过程中消抖 4'b1101 : KeyTmp1[7:4] <= KeyDone; 4'b1011 : KeyTmp1[11:8] <= KeyDone; 4'b0111 : KeyTmp1[15:12] <= KeyDone; default : KeyTmp1 <= 16'hffff;//清零
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硬件设计
8段数码管原理图
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硬件设计
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软件设计
module matrix_keyboard(Clock,nRST,nEN,pEN,INT,KeyVal,KeyIn,KeyOut);
input
Clock;//系统时钟
KeyVal <= 8'hf2;
else if(pFlag[7])
KeyVal <= 8'hfa;
else if(pFlag[8])
KeyVal <= 8'hf9;
else if(pFlag[9])
KeyVal <= 8'hf6;
else if(pFlag[10])KeyVal <= 8'hf3;
else if(pFlag[11])KeyVal <= 8'hfb;
)
单片机实现4X4矩阵键盘控制项目PPT课件
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5
• 在矩阵按键处理过程中，一旦检测到有按 键闭合与确认按键已经稳定闭合期间，通 过调用10-20ms延时子程序避开按键抖动问 题。由于按键是机械器件，按下或者松开 时有固定的机械抖动，抖动图如图所示。
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• 按键去抖分为硬件去抖和软件去抖，硬件去抖最简单的是 按键两端并联电容，容量根据实验而定。软件去抖使用方 便不增加硬件成本，容易调试，所以现在处理按键抖动问 题大部分选择软件去抖。软件去抖操作步骤如下：
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13.4 项目软件程序设计
• 矩阵键盘行线P20~P23为输出线，列线 P24~P27为输入线。单片机将行线（P20~P23） 全部输出低电平，此时读入列线数据，若列线 全为高电平则没有键按下，当列线有出现低电 平时调用延时程序以此来去除按键抖动。延时 完成后再判断是否有低电平，如果此时读入列 线数据还是有低电平，则说明确实有键按下， 再来进一步确定键值。
51单片机
VC C P0. 0 P0. 1 P0. 2 P0. 3 P0. 4 P0. 5 P0. 6 P0. 7 EA/VPP PROG/ ALE PSEN A15/P2. 7 A14/P2. 6 A13/P2. 5 A12/P2. 4 A11/P2. 3 A10/P2. 2 A9/P2. 1 A8/P2. 0
•
case 0xdd:P0=table[5];break; //显示按键码“5”
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case 0xbd:P0=table[6];break; //显示按键码“6”
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case 0x7d:P0=table[7];break; //显示按键码“7”
•
case 0xeb:P0=table[8];break; //显示按键码“8”
实验四4X4矩阵键盘实验
狀態S_2： 發出掃瞄column 1即col=4’b1101的狀態並讀回row值作比 較：
如果讀到row不等於f (4’b1111)就代表在column 1上的4個按鍵（3， 7， b， f）有其中一個被按下，於是跳至S_5做等待使用者放開按鍵的處 理。 如果讀到row等於f (4’b1111)就代表在column 1上的4個按鍵（3， 7， b， f）沒有被按下，於是跳至S_3做掃瞄column 2的按鍵。
按鍵掃瞄之狀態
狀態S_3： 發出掃瞄column 2即col=4’b1011的狀態並讀回
row值作比較：
如果讀到row不等於f (4’b1111)就代表在column 2上的4個按鍵（2， 6， a， e）有其中一個被按下，於是跳至S_5做等待使用者放開按 鍵的處理。 如果讀到row等於f (4’b1111)就代表在column 2上的4個按鍵（2， 6， a， e）沒有被按下，於是跳至S_4做掃瞄column 2的按鍵。 狀態S_4： 發出掃瞄column 3即col=4’b0111的狀態並讀回row值作比較： 如果讀到row不等於f (4’b1111)就代表在column 3上的4個按鍵（1， 5， g， d）有其中一個被按下，於是跳至S_5做等待使用者放開按 鍵的處理。 如果讀到row等於f (4’b1111)就代表在column 3上的4個按鍵（1， 5， g， d）沒有被按下，於是跳回至S_0，因此FSM跳回Idle state即掃 描完4個column 都沒有發現任何按鍵被按下。 狀態S_5： 等待使用者放開按鍵的狀態，如果使用者沒放開按鍵就一直停
實驗四 4X4矩陣鍵盤實驗
4X4矩陣鍵盤輸入並輸出至七段式顯示器
底板子4x4矩陣按鍵
矩阵式键盘实验报告
矩阵键盘实验报告佘成刚学号2010302001班级08041202时间2016.01.20一、实验目的1．学习矩列式键盘工作原理；2．学习矩列式接口的程序设计。
二、实验设备普中HC6800ESV20开发板三、实验要求要现：用4*4矩阵键盘，用按键形式输入学号，在数码管上显示对应学号。
四、实验原理工作原理：矩阵式由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上。
如图所示，一个4*4 的行、列结构可以构成一个由16 个按键的键盘。
很明显，在按键数量较多的场合，矩阵式键盘与独立式键盘相比，要节省很多的I/0 口。
（1）矩阵式键盘工作原理按键设置在行、列交节点上，行、列分别连接到按键开关的两端。
行线通过下拉电阻接到GND 上。
平时无按键动作时，行线处于低电平状态，而当有按键按下时，行线电平状态将由与此行线相连的列线电平决定。
列线电平如果为低，行线电平为高，列线电平如果为高，则行线电平则为低。
这一点是识别矩阵式键盘是否被按下的关键所在。
因此，各按键彼此将相互发生影响，所以必须将行、列线信号配合起来并作适当的处理，才能确定闭合键的位置。
（2）按键识别方法下面以3 号键被按下为例，来说明此键是如何被识别出来的。
前已述及，键被按下时，与此键相连的行线电平将由与此键相连的列线电平决定，而行线电平在无键按下时处于高电平状态。
如果让所有列线处于高电平那么键按下与否不会引起行线电平的状态变化，始终是高电平，所以，让所有列线处于高电平是没法识别出按键的。
现在反过来，让所有列线处于低电平，很明显，按下的键所在行电平将也被置为低电平，根据此变化，便能判定该行一定有键被按下。
但我们还不能确定是这一行的哪个键被按下。
所以，为了进一步判定到底是哪—列的键被按下，可在某一时刻只让一条列线处于低电平，而其余所有列线处于高电平。
当第1 列为低电平，其余各列为高电平时，因为是键3 被按下，所以第1 行仍处于高电平状态；当第2 列为低电平，其余各列为高电平时，同样我们会发现第1 行仍处于高电平状态，直到让第4 列为低电平，其余各列为高电平时，因为是3 号键被按下，所以第1 行的高电平转换到第4 列所处的低电平，据此，我们确信第1 行第4 列交叉点处的按键即3 号键被按下。
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按鍵掃瞄之狀態
按鍵掃瞄之有限狀態機電路，總共分有6個狀態：
狀態S_0： Idle State沒有任何按鍵發生時，都停留在此狀態，如果偵 測到S_Row=1(亦即有按鍵發生)就跳至S_1狀態。 狀態S_1： 發出掃瞄column 0即col=4’b1110的狀態，並讀回row值作 比較：
實驗四 4X4矩陣鍵盤實驗
4X4矩陣鍵盤輸入並輸出至七段式顯示器
底板子4x4矩陣按鍵
按鍵與FPGA之接線示意圖
VCC
R
R
RRcol[0]来自col[1]col[2]
col[3] row[0]
1
2
3
4
5
row[1]
6 a e
7 b f
8 c 0
FPGA
row[2]
9 d
row[3]
按鍵掃瞄之狀態機圖
如果讀到row不等於f (4’b1111)就代表在column 0上的4個按鍵（4， 8， d， 0）有其中一個被按下，於是跳至S_5做等待使用者放開按鍵的處 理。
如果讀到row等於f (4’b1111)就代表在column 0上的4個按鍵（4， 8， d， 0） 沒有被按下，於是跳至S_2做掃瞄column 1的按鍵。
按鍵掃瞄之狀態
狀態S_3： 發出掃瞄column 2即col=4’b1011的狀態並讀回
row值作比較：
如果讀到row不等於f (4’b1111)就代表在column 2上的4個按鍵（2， 6， b， e）有其中一個被按下，於是跳至S_5做等待使用者放開按 鍵的處理。 如果讀到row等於f (4’b1111)就代表在column 2上的4個按鍵（2， 6， b， e）沒有被按下，於是跳至S_4做掃瞄column 2的按鍵。 狀態S_4： 發出掃瞄column 3即col=4’b0111的狀態並讀回row值作比較： 如果讀到row不等於f (4’b1111)就代表在column 3上的4個按鍵（1， 5， c， d）有其中一個被按下，於是跳至S_5做等待使用者放開按 鍵的處理。 如果讀到row等於f (4’b1111)就代表在column 3上的4個按鍵（1， 5， c， d）沒有被按下，於是跳回至S_0，因此FSM跳回Idle state即掃描 完4個column 都沒有發現任何按鍵被按下。 狀態S_5： 等待使用者放開按鍵的狀態，如果使用者沒放開按鍵就一直停
留在此，如果放開了，就跳回S_0狀態。
電路架構
Pin assignment
set_location_assignment set_location_assignment set_location_assignment set_location_assignment set_location_assignment set_location_assignment set_location_assignment set_location_assignment PIN_138 PIN_139 PIN_140 PIN_141 PIN_134 PIN_135 PIN_136 PIN_137 -to -to -to -to -to -to -to -to col[0] col[1] col[2] col[3] row[0] row[1] row[2] row[3]
狀態S_2： 發出掃瞄column 1即col=4’b1101的狀態並讀回row值作比 較：
如果讀到row不等於f (4’b1111)就代表在column 1上的4個按鍵（3， 7， c， f）有其中一個被按下，於是跳至S_5做等待使用者放開按鍵的處 理。 如果讀到row等於f (4’b1111)就代表在column 1上的4個按鍵（3， 7， c， f）沒有被按下，於是跳至S_3做掃瞄column 2的按鍵。