矩阵键盘键信号检测电路设计-eda课程设计报告说明书
4x4矩阵键盘设计报告
4x4矩阵键盘设计报告1.引言1.1 概述概述：4x4矩阵键盘是一种常用的输入设备，广泛应用于各种电子产品中。
本报告旨在介绍4x4矩阵键盘的设计理念、技术实现以及使用体验，并对其设计优势进行分析。
同时，将收集用户反馈，展望未来对4x4矩阵键盘的发展趋势进行探讨。
通过本报告的阐述，读者可以更加全面地了解4x4矩阵键盘的设计与应用，为相关产品的设计与开发提供参考和借鉴。
1.2 文章结构本报告将分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分将概述本设计报告的目的和重要性，介绍文章结构和各部分内容的主要内容。
正文部分将详细介绍设计理念、技术实现和使用体验，通过分析和阐述设计的过程和特点，展现4x4矩阵键盘设计的全面性和独特性。
结论部分将对设计的优势进行总结，考虑用户反馈和展望未来的发展方向，以期为4x4矩阵键盘的设计提供参考和启示。
文章1.3 目的:本报告的目的是介绍我们设计的4x4矩阵键盘，并分析其设计理念、技术实现和使用体验。
通过本报告，读者可以了解我们的设计思路和创新之处，以及用户在使用过程中的反馈和建议。
同时，我们还会对该键盘的设计优势进行评估，并展望未来可能的发展方向。
通过本报告的阐述，我们希望能够为相关领域的学习和研究提供有益的参考和启发。
2.正文2.1 设计理念设计理念部分的内容：在设计4x4矩阵键盘时，我们以用户体验和便捷性为设计理念的核心。
我们希望设计一款符合人体工程学的键盘，使用户在使用过程中能够感受到舒适和便捷。
同时，我们也注重键盘的美学设计，希望能够设计出外观时尚，符合当代审美的产品。
此外，我们也考虑了键盘的功能多样性，希望能够满足不同用户的需求，提供更好的用户体验。
因此，在设计理念上，我们以用户体验和功能多样性为重点，致力于设计出一款符合人体工程学、外观时尚、功能多样的4x4矩阵键盘。
2.2 技术实现在本节中，我们将讨论4x4矩阵键盘的技术实现。
我们首先考虑到了键盘的布局和排列，通过设计合理的矩阵布局，我们可以实现较小尺寸的键盘同时保证较高的按键准确性。
实验6 矩阵键盘的检测
实验6 矩阵键盘的检测一、实验目的1、掌握七段数码管显示的软件译码方法；2、掌握矩阵键盘的使用。
二、实验内容矩阵键盘来控制数码管显示：实验板上电时，数码管不显示，顺序按下4*4矩阵键盘后，在数码管上依次显示0-F，6个数码管同时静态显示即可。
三、实验方法和手段多媒体教学、演示、讲练结合、软件仿真、实物焊接四、实验条件实验指导书、计算机、Proteus软件、Keil C51软件、耗材、电烙铁五、实验学时2学时六、实验步骤1、Proteus设计电路原理图（1）按照图6-1，在Proteus软件中绘制好电路原理图。
图6-1 电路原理图说明：矩阵键盘行线接P3口低4位（第一行P3.0），列线接P3口高4位（第一列接P3.4）。
（2）电路原理图中所需要的元件见表6-1。
表6-1 元件列表元件名称型号数量Proteus中的名称单片机芯片AT89C51 1个AT89C51 晶振12MHz 1个CRYSTAL电容22PF 2个CAP电解电容22uF/16V 1个CAP-ELEC电阻1K 1个RES排阻1K 1个RESPACK_8 六位一体共阴极数码管1个7SEG-MPX6_CC 锁存芯片74HC573 2个74HC573按键开关16个BUTTON 2、编程控制在Keil软件中进行程序编制，完成目标：顺序按下4*4矩阵键盘后，6个数码管同时静态依次显示0-F。
将下面的参考程序补充完整，也可自行编写新程序。
参考程序代码如下：3、仿真调试将生成的HEX文件加载到Proteus中，进行软件仿真，查看效果。
4、实物调试（1）程序烧制（2）使用焊接成功的电路板，通电调试，查看效果。
七、思考题1、如果采用双数码管显示按键值（0-15），应如何修改程序代码？2、如果行线接P3口低4位，列线接P2口低4位，程序代码如何修改？。
矩阵键盘检测
实验报告九课程名称：微机原理与接口技术指导老师：李素敏学生姓名：向春霞学号：1243013 专业：通信工程日期：5月地点：理工603实验九矩阵键盘检测1. 实验目的和要求①学会使用编写关于矩阵按键的查询和显示的程序2. 主要仪器设备电脑，Keil软件3.实验内容实验内容：对实验板上4*4矩阵键盘的16个按键S6---S21进行按键次数统计。
键号06、07……21用最左边2位数码管显示，按键次数用右侧4位数码管显示。
有键按下时，显示相应键号和该键累计按键次数，没键按下时，数码管不亮。
（无论键号还是按键次数都用其十进制数显示。
）（1）设计思路：①利用反转法查询按键的键码②把按键键码的十位和各位分别表示出来。
③用30H到3FH单元记按键次数（2）源程序:ORG 0000HAJMP MAINORG 0030HMAIN: MOV R2,#10H ;给30H-3FH单元清零MOV R1,#30HMOV A,#00HXH: MOV @R1,AINC R1DJNZ R2,XHLOOP: LCALL KEYLCALL XSLJMP LOOPXS: MOV A,60HMOV P0,#0FFHMOV DPTR,#DUANMOVC A,@A+DPTR ;把十位给最左边的数码管MOV P0,ACLR P2.6SETB P2.7MOV P0,#0FEHCLR P2.7LCALL DEL0MOV A,61HMOVC A,@A+DPTR ;把个位数用数码管表示SETB P2.6MOV P0,#0FFHMOV P0,ACLR P2.6SETB P2.7MOV P0,#0FDHCLR P2.7LCALL DEL0MOV A,62HMOV P0,#0FFHMOVC A,@A+DPTRSETB P2.6MOV P0,ACLR P2.6SETB P2.7MOV P0,#0FBHCLR P2.7LCALL DEL0MOV A,63HMOVC A,@A+DPTR ;把个位数用数码管表示SETB P2.6MOV P0,ACLR P2.6SETB P2.7MOV P0,#0F7HCLR P2.7LCALL DEL0RETKEY : MOV P3,#0FH ;将P3的高四位给"0"MOV A,P3 ;读P3ANL A,#0FH ;判断p3的高4位有没有变化，给AMOV B,A ;将变换后的信息放入b暂存MOV P3,#0F0H ;给P3的低四位赋0ANL A,#0F0H ;判断p3的低4位有没有变化，给AORL A,B ;合成特征码CJNE A,#0FFH,KEY1AJMP RETNKEY1: MOV B,A ; 存特征码MOV DPTR,#TABLE ;取表头地址MOV R3,#0FFH ;给初值，也是空键的代码KEY2: INC R3MOV A,R3MOVC A,@A+DPTR ;查找键值CJNE A,B,KEY2 ;判断是否查完MOV A,R3 ;找到键值存入AADD A,#06MOV R6,A ;把A暂存到30H单元MOV B,#10DIV AB ;A/B=A.....BMOV 60H,AMOV 61H,BCOUNT: MOV A,R6ADD A,#2AHMOV R0,A ;按键计数INC @R0MOV A,@R0MOV B,#10DIV AB ;A/B=A.....BMOV 62H,AMOV 63H,BAG: MOV P3,#0FH ;将P3的高四位给"0"MOV A,P3 ;读P3CJNE A,#0FH,AG ;判断p3的高4位有没有变化，给A RETN: RETTABLE:DB 0EEH,0DEH,0BEH,7EH ;6-9DB 0EDH,0DDH,0BDH,7DH ;10-13DB 0EBH,0DBH,0BBH,7BH ;14-17DB 0E7H,0D7H,0B7H,77H ;18-21DB 0FFH ;空键DUAN:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH ;段选地址表DEL0: MOV R4,#2 ;延时1ms DEL1: MOV R5,#248NOPDEL2: DJNZ R5,DEL2DJNZ R4,DEL1RETEND。
矩阵键盘检测
很多盘检4*46个也就较好时，低电键按标，独立键盘多按键时就检测。
这里4键盘实现IO 口控无论是独就是检测与好检测，而，先送一列电平，若有按下，送下，然后对其盘与单片机就会浪费里以4*4现了用8控制9个按独立按键还与该键对而矩阵键盘列低电平有低电平则下一列低其编码后矩阵键盘机相连时，很多的IO 矩阵键盘个IO 口控按键，5*5还是矩阵键对应的IO 盘就需要，其余为则证明该电平，通编程扫描盘检测及，每个按键O 口，鉴于盘为例，下控制16个实现10键盘，单口是否为要人为控制高电平，该列有键按过这种方描了。
及其运用键都要占用于对IO 口下面是其与个按键，当个IO 口控片机检测为低电平。
制端口电平立即轮流按下，若无方法，我们用一个IO 口的节省，与单片机连当然也可以控制25个测的依据都独立按键平变化来检流检测一下无低电平证们便可以确O 口，当用引入矩阵连接电路以以3*3实个按键。
都是一样的键一端固定检测了。
检下各行是否证明该列没确定按键的用到阵键图：实现。
的，定比检测否有没有的坐以下是软件流程图：ＮＹＮＮＹ Ｎ扫描四行按键程序会很长，下面我编程实现扫描出第一行按键，其他各行可用相同方法进行扫描：开始寄存器初始化ＩＯ口初始化检测是否有键按下延时１０ｍｓ 检测是否真有键按下检测按键是否释放执行相应代码/*******************************************************// ////‐‐‐函数功能：扫描矩阵键盘，返回相应按键代表的值 ////‐‐‐主函数中可以利用这一返回值选择执行相关代码 ////‐‐‐这样就实现了矩阵按键对器件的操作 //// //*******************************************************/ unsigned char Matrixkeyscan(){unsigned char temp,key;P3=0xfe; //送一列低电平其余为高确定该列temp=P3; //将P3口的值读回来temp=temp&0xf0; //if(temp!=0xf0) //看是否有IO口为低电平{Delayms(10); //延时去抖temp=P3; //重新读回P3口的值temp=temp&0xf0;if(temp!=0xf0) //看是否真有键按下{temp=P3; //temp的值发生变化需重新读回switch(temp) //判断是哪一行按键被按下，确定按键位置{case 0xee:key=1;break;case 0xde:key=2;break;case 0xbe:key=3;break;case 0x7e:key=4;break;}while(temp!=0xf0)//松手检测 {temp=P3;temp=temp&0xf0;}}}//P3=0xfd; //扫描下一行//。
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。
矩阵键盘及其电路设计
3、矩阵式键盘的按键识别方法
• 逐行扫描法是一种逐行或逐列判断是否有键按下的方法。扫描法又称为逐行或列扫 描查询法，是一种最常用的按键识别方法。利用行扫描法判断矩阵键盘中被按下的 键时主要经过以下步骤。
• 第一步、识别有无键按下 • 让所有的行线均置为0电平，即P1.4-P1.7均输出低电平，读取列线P1.0-P1.3的值，
若P1.0-P1.3均为高电平，则表示无键按下，若不全为高电平，则表示有键按下 • 第二步、若有键被按下，识别出具体的按键 • 方法是采用逐行扫描的办法，即逐行置零电平，检查各列线的电平。如首先置第一
行为0，其余行为1，也就是让P1.4-P1.7输出0111，读取列线P1.0-P1.3的值，若不 全为1，则根据读取的列值即可判断出按键在第一行第几列上，从而识别出按键的 位置，若全为1，表示第一行无键按下，那么就再置第二行为0，其余行为1，即 P1.4-P1.7输出1011，再读取列值，根据列值结果，判断第二行上有无键被按下， 依此类推，识别出按键的键值。
1、独立式键盘及其接口
• 独立式键盘，是一种最简单的键盘构成 方法，它将每个按键的一端接到单片机 的I/O口，另一端接地，如图所示。
• 主要特点是各个键相互独立，每一个按 键对应一根输入口线。键盘软件结构简 单，但当键盘数目较多时，需占用大量 的输入口线，所以在使用上受到了很大 的限制。
2、矩阵式键盘及其接口
键盘及其电路设计
一、键盘的基本概念
• 键盘是一组开关的集合，是最常用的输入设备之一。组成键盘的按键 有触点式和非触点式两种。
• 触点式按键通常是机械触点开关，它利用了机械触点的通、断特性来 完成信息的输入。
• 非触点式按钮主要指利用电子器件的通、断来完成信息的输入，如工 作在开关状态的三极管等。
矩阵键盘单片机应用实践报告书
1、设计一种基于单片机的行列式键盘输入模块，能检测并判断是否有键按下。 2、对按键开关进行时延的消抖；确定按键的键值，并实现相应状态的输入显示。 3、基于矩阵键盘进行相应的功能拓展。 3、利用 Proteus 进行硬件电路仿真设计、编写主、子程序，仿真运行、调试。 4、确定硬件实物实现方案，安装和调试电路，并测试结果；
2.2.1 时钟电路 .............................................................................................................. 3 2.2.2 复位电路 .............................................................................................................. 3 2.3 矩阵键盘电路 ............................................................................................................... 4 2.3.1 电路原理 .............................................................................................................. 4 2.3.2 键盘编码 .............................................................................................................. 4 2.4 数码管显示电路 ............................................................................................................ 5 2.4.1 键值显示电路 ...................................................................................................... 5 2.4.2 位选电路 .............................................................................................................. 5 3.软件编程设计 .......................................................................................................................... 6 3.1 软件系统 ........................................................................................................................ 6 3.1.1 主体软件系统 ...................................................................................................... 6 3.1.2 按键检测 .............................................................................................................. 7 3.1.3 数码管显示 .......................................................................................................... 8 3.2 程序说明 ........................................................................................................................ 9 4. protues 仿真 ............................................................................................................................ 9 4.1 仿真电路图 .................................................................................................................... 9 4.2 仿真结果示例 .............................................................................................................. 10 5.实物测试 ................................................................................................................................ 11 6.实践总结 ................................................................................................................................ 13 7.附录 ........................................................................................................................................ 13 参考文献 ................................................................................................................................... 20
矩阵键盘设计实验报告材料
南京林业大学实验报告基于AT89C51单片机4x4矩阵键盘接口电路设计课程机电一体化设计基础院系机械电子工程学院班级学号姓名指导老师雨图2013年9月26日一、实验目的1、掌握键盘接口的基本特点，了解独立键盘和矩阵键盘的应用方法。
2、掌握键盘接口的硬件设计方法，软件程序设计和贴士排错能力。
3、掌握利用Keil51软件对程序进行编译。
4、用Proteus软件绘制“矩阵键盘扫描”电路，并用测试程序进行仿真。
5、会根据实际功能，正确选择单片机功能接线，编制正确程序。
对实验结果能做出分析和解释，能写出符合规格的实验报告。
二、实验要求通过实训，学生应达到以下几方面的要求：素质要求1.以积极认真的态度对待本次实训，遵章守纪、团结协作。
2.善于发现数字电路中存在的问题、分析问题、解决问题，努力培养独立工作能力。
能力要求1.模拟电路的理论知识2.脉冲与数字电路的理念知识3.通过模拟、数字电路实验有一定的动手能力4.能熟练的编写8951单片机汇编程序5.能够熟练的运用仿真软件进行仿真三、实验工具1、软件：Proteus软件、keil51。
2、硬件：PC机，串口线，并口线，单片机开发板四、实验容1、掌握并理解“矩阵键盘扫描”的原理及制作，了解各元器件的参数及格元器件的作用。
2、用keil51测试软件编写AT89C51单片机汇编程序3、用Proteus软件绘制“矩阵键盘扫描”电路原理图。
4、运用仿真软件对电路进行仿真。
五．实验基本步骤1、用Proteus绘制“矩阵键盘扫描”电路原理图。
2、编写程序使数码管显示当前闭合按键的键值。
3、利用Proteus软件的仿真功能对其进行仿真测试，观察数码管的显示状态和按键开关的对应关系。
4、用keil51软件编写程序，并生成HEX文件。
5、根据绘制“矩阵键盘扫描”电路原理图，搭建相关硬件电路。
6、用通用编程器或ISP下载HEX程序到MCU。
7、检查验证结果。
六、实验具体容使用单片机的P1口与矩阵式键盘连接时，可以将P1口低4位的4条端口线定义为行线，P1口高4位的4条端口线定义为列线，形成4*4键盘，可以配置16个按键，将单片机P2口与七段数码管连接，当按下矩阵键盘任意键时，数码管显示该键所在的键号。
单片机 矩阵键盘实验 实验报告
实验五矩阵键盘实验一、实验内容1、编写程序，做到在键盘上每按一个数字键(0－F)用发光二极管将该代码显示出来。
按其它键退出。
2、加法设计计算器，实验板上有12个按键，编写程序，实现一位整数加法运算功能。
可定义“A”键为“+”键，“B”键为“=”键。
二、实验目的1、学习独立式按键的查询识别方法。
2、非编码矩阵键盘的行反转法识别方法。
三、实验说明1、MCS51系列单片机的P0～P3口作为输入端口使用时必须先向端口写入“1”。
2、用查询方式检测按键时，要加入延时(通常采用软件延时10～20mS)以消除抖动。
3、识别键的闭合，通常采用行扫描法和行反转法。
行扫描法是使键盘上某一行线为低电平，而其余行接高电平，然后读取列值，如读列值中某位为低电平，表明有键按下，否则扫描下一行，直到扫完所有行。
行反转法识别闭合键时，要将行线接一并行口，先让它工作在输出方式，将列线也接到一个并行口，先让它工作于输入方式，程序使CPU通过输出端口在各行线上全部送低电平，然后读入列线值，如此时有某键被按下，则必定会使某一列线值为0。
然后，程序对两个并行端口进行方式设置，使行线工作于输入方式，列线工作于输出方式，并将刚才读得的列线值从列线所接的并行端口输出，再读取行线上输入值，那么，在闭合键所在行线上的值必定为0。
这样，当一个键被接下时，必定可以读得一对唯一的行线值和列线值。
由于51单片机的并口能够动态地改变输入输出方式，因此，矩阵键盘采用行反转法识别最为简便。
行反转法识别按键的过程是：首先，将4个行线作为输出，将其全部置0，4个列线作为输入，将其全部置1，也就是向P1口写入0xF0；假如此时没有人按键，从P1口读出的值应仍为0xF0；假如此时1、4、7、0四个键中有一个键被按下，则P1.6被拉低，从P1口读出的值为0xB0；为了确定是这四个键中哪一个被按下，可将刚才从P1口读出的数的低四位置1后再写入P1口，即将0xBF写入P1口，使P1.6为低，其余均为高，若此时被按下的键是“4”，则P1.1被拉低，从P1口读出的值为0xBE；这样，当只有一个键被按下时，每一个键只有唯一的反转码，事先为12个键的反转码建一个表，通过查表就可知道是哪个键被按下了。
矩阵按键实训报告
一、实训背景随着电子技术的飞速发展，按键技术在电子设备中的应用越来越广泛。
矩阵按键因其结构紧凑、易于扩展等优点，被广泛应用于各类电子设备中。
为了提高学生对矩阵按键原理和应用的理解，本次实训选取了矩阵按键作为实训内容。
二、实训目的1. 理解矩阵按键的原理和结构；2. 掌握矩阵按键的驱动程序编写；3. 学会使用矩阵按键实现简单功能；4. 提高学生的动手能力和实践能力。
三、实训内容1. 矩阵按键原理与结构矩阵按键是一种利用行列交叉原理来检测按键状态的按键电路。
它由若干行和列组成，通过行列交叉的交叉点连接按键。
当按键被按下时，相应的行和列被连接，从而实现按键的识别。
2. 矩阵按键驱动程序编写以51单片机为例，介绍矩阵按键驱动程序的编写方法。
（1）初始化矩阵按键：设置行线为输出，列线为输入，并对行线进行上拉。
（2）扫描按键：从第一行开始，依次将行线置低电平，其他行线置高电平，然后读取列线的状态。
如果列线为低电平，则表示该行对应的按键被按下。
（3）消抖处理：为了避免按键抖动引起的误判，需要对按键状态进行消抖处理。
3. 使用矩阵按键实现简单功能以一个简单的计算器为例，介绍使用矩阵按键实现计算器功能的方法。
（1）设计计算器界面：根据计算器的功能需求，设计按键布局。
（2）编写按键扫描程序：根据按键布局，编写按键扫描程序，实现按键的识别。
（3）编写功能实现程序：根据计算器的功能需求，编写功能实现程序，如加、减、乘、除等。
四、实训过程1. 实训准备：准备51单片机开发板、矩阵按键模块、电源等实验器材。
2. 矩阵按键原理与结构学习：通过查阅资料，了解矩阵按键的原理和结构。
3. 矩阵按键驱动程序编写：根据实训要求，编写矩阵按键驱动程序。
4. 矩阵按键功能实现：使用矩阵按键实现计算器功能，包括按键扫描、消抖处理、功能实现等。
5. 实验调试：对实验程序进行调试，确保程序正常运行。
五、实训总结通过本次实训，我掌握了矩阵按键的原理和结构，学会了矩阵按键驱动程序的编写，以及使用矩阵按键实现简单功能的方法。
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Word 文档 课程设计说明书 题 目 EDA 技术与应用 系 ( 部 ) 专 业（ 班 级）
姓 名
学 号 指 导 教 师 起 止 日 期 Word 文档
EDA 技术课程设计任务书 系（部）： 专业： 指导教师： 课题名称 矩阵键盘键信号检测电路设计
设 计 内 容 及 要 求
设计一个 4X4 矩阵键盘键信号检测电路，当按下某键后，电路可以辨别 和读取键信息，并能够判断按键为短按或长按（按键时间超过 3 秒则视为长 按），例如：第 2 排第 1 个按键的键号为 4，按住该键超过 3 秒钟，则数码管 显示 04-CA 。；若按住该键的时间不足 3 秒，则显示 04-DA ；要求可设置或取 消按键音。 系统提供 50MHZ 频率的时钟源。 完成该系统的硬件和软件的设计， 并制 作出实物装置，调试好后并能实际运用（指导教师提供制作所需的器件） ，最 后就课程设计本身提交一篇课程设计说明书。
设 计 工 作 量
1、VHDL 语言程序设计； 2、波形仿真； 3、在实验装置上进行硬件测试，并进行演示； 4、提交一份完整的课程设计说明书，包括设计原理、程序设计、程序分析、 仿真分析、硬件测试、调试过程，参考文献、设计总结等。 进 度 安
起止日期（或时间量） 设计内容（或预期目标） 备注
第1天 课题介绍，答疑，收集材料
第2天 设计方案论证 Word 文档
排 第3天 进一步讨论方案 , 对设计方案进行必要的修
正，方案确定后开始进行 VHDL 语言程序设 计 第4天 设计 VHDL 语言程序
第 5~9 天 在实验装置上进行硬件测试，对 VHDL 语言 程序进行必要的修正，并进行演示 第 10 天 编写设计说明书
教研室 意见 年月日 系（部）主 管领导意见 年月日
目录 引言 ............................................................................................................................. 5 .................
一、绪论 .................................................................................................................... 5 .................
1.1 FPGA概况 ..................................................................................................................................... 5 ..................... Word 文档
1.2 此课题的研究意义.6..
二、矩阵键盘接口电路的原理与总体设计 ............................................. 6..
2.1 矩阵键盘接口电路的原理 ...................................................................................... 6 ............ 2.2 总体设计 .................................................................................................................. 8 ............... 三、各模块的设计及仿真 ................................................................................. 8 ...............
3.1 键盘扫描电路 .......................................................................................................................... 8 ....................... 3.2 键盘译码电路和按键标志位产生电路 ........................................................................................... 11 3.3 时钟产生模块 ................................................................................................................................................ 16 3.4 键盘接口电路顶层电路实现 ................................................................................................................ 18 四、硬件测试 ........................................................................................................ 1..9 ...........
五、实验设备 ........................................................................................................ 1..9 ...........
六、总结 ................................................................................................................. 2...0 ............
参考文献 ................................................................................................................. 2...0 ............
矩阵键盘键信号检测电路设计 引言 人类文明已进入到高度发达的信息化社会。 信息化社会的发展离不开电子信息产品开发技术、 产品 品质的提高和进步。 电子信息产品随着科学技术的进步， 其电子器件和设计方法更新换代的速度日新月 异。实现这种进步的主要原因就是电子设计技术和电子制造技术的发展，其核心就是电子设计自动化 (EDA， Electronic Design Automation )技术， EDA 技术的发展和推广应用又极大地推动了电子信息产 业的发展。为保证电子系统设计的速度和质量，适应“第一时间推出产品”的设计要求， EDA 技术正逐渐 成为不可缺少的一项先进技术和重要工具。目前，在国内电子技术教学和产业界的技术推广中已形成 “EDA 热”,完全可以说， 掌握 EDA 技术是电子信息类专业学生、 工程技术人员所必备的基本能力和技能。 Word 文档Word 文档
此设计主要利用 VHDL 硬件描述语言在 EDA平台 Quartus II上设计一个 4×4 阵列键盘扫描电路， 将行扫描信号输入阵列键盘，读取列信号的值，输出按键编码，从而判断出按键按下的位置。并且进行 模拟仿真，下载到 EDA 实验箱进行硬件验证。
一、绪论 1.1 FPGA 概况 早期的可编程逻辑器件只有可编程只读存储器 (PROM) 、紫外线可擦除只读存储器 (EPROM)和电可 擦除只读存储器 (E2PROM)三种。由于结构的限制，它们只能完成简单的数字逻辑功能。 其后出现了一类结构上稍复杂的可编程芯片，即可编程逻辑器件 (PLD)，它能够完成各种数字逻辑 功能。典型的 PLD 由一个“与”门和一个“或”门阵列组成，而任意一个组合逻辑都可以用“与—或”表达式 来描述，所以 PLD 能以乘积和的形式完成大量的组合逻辑功能。 这一阶段的产品主要有 PAL(可编程阵列逻辑 )和 GAL(通用阵列逻辑 )。 PAL 由一个可编程的“与”平 面和一个固定的“或”平面构成，或门的输出可以通过触发器有选择地被置为寄存状态。 PAL 器件是现场 可编程的，它的实现工艺有反熔丝技术、 EPROM技术和 E2PROM 技术。还有一类结构更为灵活的逻辑 器件是可编程逻辑阵列 (PLA)，它也由一个“与”平面和一个“或”平面构成，但是这两个平
面的连接关系是 可编程的。 PLA 器件既有现场可编程的，也有掩膜可编程的。在 PAL 的基础上又发展了一种通用阵列 逻辑(GAL、 Generic ArrayLogic) ，如 GAL16V8 、 GAL22V10 等。它采用了 EPROM 工艺，实现了电可擦 除、电可改写， 其输出结构是可编程的
逻辑宏单元，因而它的设计具有很强的灵活性， 至今仍有许多人 使用。这些早期的 PLD 器件的一个共同特点是可以实现速度特性较好的逻辑功能，但其过于简单的结 构也使它们只能实现规模较小的电路。 为了弥补这一缺陷， 20 世纪 80 年代中期， Altera 和 Xilinx 分别推出了类似于 PAL 结构的扩展型 CPLD(Complex Programmable Logic Dvice) 和与标准门阵列类似的 FPGA(FieldProgrammable Gate Array) ，它们都具有体系结构和逻辑单元灵活、
集成度高以及适用范围宽等特点。 这两种器件兼容了 PLD 和通用门阵列的优点， 可实现较大规模的电路， 编程也很灵活。 与门阵列等其他 ASIC(Application Specific IC)相比，它们又具有设计开发周期短、设计制造成本低、开发工具先进、标准产品不需测试、质量稳 定以及可实时在线检验等优点， 因此被广泛应用于产品的原型设计和产品生产 (一般在 10 000 件以下) 之中。几乎所有应用门阵列、 PLD和中小规模通用数字集成电路的场合均可应用 FPGA和 CPLD 器件。
1.2 此课题的研究意义 近年来 EDA技术在电子领域引发的技术革命， 推动着电子技术的迅猛发展， 为世人所瞩目， 而 FPGA 为代表的可编程逻辑器件的应用， 更是受到业内人士的普遍关注。 伴随着大规模集成电路和计算机技术 的高速发展， 在设计工业自动化， 仪器仪表， 计算机设计与应用、 通信、国防等领域的电子系统中， FPGA