【正文】 長沙理工大學(xué) EDA 技術(shù)與應(yīng)用課程設(shè)計報告 課題：基于 VHDL 語言的鍵盤控制電路的設(shè)計（ 24） 學(xué) 院：計算機與通信工程學(xué)院 組員姓名及學(xué)號：段強強（ 202154080326） 雷淑英（ 202154080301） 胡 超（ 202154080325） 指 導(dǎo) 老 師：單樹民 2021 年 10 月 2 目 錄 前言（寫在前面）????????????? 2 項目工作的分類 ????????????? 2 基于 VHDL語言的鍵盤控制電路的設(shè)計思路?? 3 設(shè)計的實現(xiàn) ??????????????? 4 項目設(shè)計的總結(jié)及評價 ?????????? 9 一、 寫在前面 此次項目的計劃、設(shè)計、以及實現(xiàn)的整個過程均由我組人員段強強、雷淑英、胡超三人通力合作，在此過程中雖然每個人的分工不同，耗時長短不同，但一切設(shè)計與實現(xiàn)均是在三人的共同參與下進(jìn)行，三人齊心協(xié)力，努力為將項目做的更好的目標(biāo)而努力。同時，在項目的進(jìn)行過程中，得到了老師和各位同學(xué)的熱心幫助，在此對他們表示衷心的感謝。 二、項目工作的分類 項目預(yù)備資料的收集與整理。 項目設(shè)計方案的斟酌與確定。 項目程序的設(shè)計與更改。 項目程序的仿真 項目設(shè)計報告的書寫與更改。 3 三、基于 VHDL 語言的鍵盤控制電路的設(shè)計思路 此鍵盤為 5*5 的矩陣鍵盤，每個鍵的按下與否由這個鍵的行電平和列電平聯(lián)合決定，當(dāng)按下時為低電平“ 0”，沒有按下時為高電平“ 1”。行向量為 y，列向量為 x，長度都為 5。當(dāng)有鍵按下時，檢測 x， y 的值以確定哪個鍵按下。將輸入 x， y 并置作為判決條件，并對每 一個鍵進(jìn)行編碼，送入輸出變量 s。 5*5 鍵盤的 25 個鍵位分別為 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 ，A,B,C,D,E,F,+,,*,/,← ,=,amp。 x， y 的值都為 0000~11111，其中， x 與 y 每次最多只能有一位為零方有效。然后對 25 個鍵分別編碼，以確定 x， y 的值變化時 s 相應(yīng)的值。 此鍵盤前十個數(shù)字鍵不止有數(shù)字鍵的功能，同時在 shift 鍵的作用下還可以依次為以下 10 個鍵： ！， ^, （ , ), _, [ , ], , {, }。這相當(dāng)于實現(xiàn)了組合鍵的功能。但是 shift 鍵不能作為 25 個鍵 中的一個，因為每次只能有一個鍵按下，所以，我們可以變通的將 shift 鍵作為一個獨立的小鍵盤，用一個變量 a來控制 shift 鍵有無按下。當(dāng) a=0 時 shift按下，當(dāng) a=1 時， shift 沒有按下。現(xiàn)在的鍵盤相當(dāng)于為 5*5 鍵盤和小獨立鍵盤 shift 的組合鍵盤?，F(xiàn)在的鍵擴(kuò)展到了 35 個。 s 的值為000000~100010。所以現(xiàn)在是以 x， y， a 三個輸入共同決定 s 這個輸出，以決定到底是哪一個鍵按下。 鍵盤的實物模擬圖及電路原理示意圖 4 以上圖形為手畫的實物鍵盤模擬圖。 以上圖形為鍵盤電路原理示意圖 四、 基于 VHDL 語言的鍵盤控制電路的設(shè)計實現(xiàn) 變量的設(shè)計：用 x,y,a 三個變量分別表示鍵盤行向量的值、鍵盤列向量的值以及 shift鍵的值，以確定輸出 s。 程序的書寫： 5 LIBRARY IEEE。 USE 。 ENTITY keyboard IS PORT(x,y:IN STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 0)。 a:IN STD_LOGIC。 s:OUT STD_LOGIC_VECTOR(5 DOWNTO 0))。 END keyboard。 ARCHITECTURE struc OF keyboard IS BEGIN PROCESS(x,y,a) VARIABLE xya:STD_LOGIC_VECTOR(10 DOWNTO 0)。 BEGIN xya:=(xamp。yamp。a)。 將 x， y， a 三者并置來作為 case 語句的判別條件 CASE xya IS WHEN B11110111101=s=000000。 WHEN B11110111011=s=000001。 WHEN B11110110111=s=000010。 WHEN B11110101111=s=000011。 WHEN B11110011111=s=000100。 WHEN B11101111101=s=000101。 WHEN B11101111011=s=000110。 6 WHEN B11101110111=s=000111。 WHEN B11101101111=s=001000。 WHEN B11101011111=s=001001。 WHEN B11011111101=s=001010。 WHEN B11011111011=s=001011。 WHEN B11011110111=s=001100。 WHEN B11011101111=s=001101。 WHEN B11011011111=s=001110。 WHEN B10111111101=s=001111。 WHEN B10111111011=s=010000。 WHEN B10111110111=s=010001。 WHEN B10111101111=s=010010。 WHEN B10111011111=s=010011。 WHEN B01111111101=s=010100。 WHEN B01111111011=s=010101。 WHEN B01111110111=s=010110。 WHEN B01111101111=s=010111。 WHEN B01111011111=s=011000。以上 a 的值為1，表示 shift沒有按下。 WHEN B11110111100=s=011001。 WHEN B11110111010=s=011010。 WHEN B11110110110=s=011011。 7 WHEN B11110101110=s=011100。 WHEN B11110011110=s=011101。 WHEN B11101111100=s=011110。 WHEN B11101111010=s=011111。 WHEN B11101110110=s=100000。 WHEN B11101101110=s=100001。 WHEN B11101011110=s=100010。以上 a 的值為0，表示 shift鍵按下，實現(xiàn)的是組合鍵的功能 WHEN OTHERS=s=000000。 END CASE。 END PROCESS。 END struc。 以 上 程 序 進(jìn) 行 了 編 譯 ， 沒 有 產(chǎn) 生 錯 誤 ， 如 下 圖 所 示 ： 8 程序的仿真： 將 x,y,a三個變量的值一一設(shè)置好，然后進(jìn)行仿真，得到 s 的值，再和程序的語句一一驗證，以確定仿真的正確性。 以 下 為 仿 真 結(jié) 果 的 全 圖 ， 限 于 篇 幅 ， 不 是 特 別 清 晰 。 9 以下還截取了了幾張局部仿真圖，來進(jìn)行仿真結(jié)果的驗證： 圖（ a） 由以上圖（ a）所顯示的一部分仿真結(jié)果可以驗證，此時的 a 的值為 1，即 shift 鍵沒有按下， x為 1E 即 11110，而 y 為 1E 即 11110 時，所對應(yīng)的 s 的值為 00 即 000000，所表示的為按鍵 0 的值。對以上結(jié)果一一進(jìn)行如此驗證，結(jié)果均正確，所以仿真結(jié)果是正確的，可靠的。 圖（ b） 由以上圖（ b）可知， a 的值都為 0，即 shift 鍵按下，當(dāng) x 的值為 1E即 11110， y 的值為 1D 即 11101 時，此時所對應(yīng)的 s 的值為 1A 即011010，此時所 對應(yīng)的按鍵即為 ^,再對以上的仿真結(jié)果進(jìn)行一一驗證，所得的結(jié)果均正確，所以仿真結(jié)果是正確的，可靠的。 五、 項目設(shè)計的總結(jié)及評價 此次項目的設(shè)計傾注了本組人員的大量熱情與心血，經(jīng)過我們不短時間的努力，終于完成了這次項目。通過這次項目設(shè)計使我們 10 明白了科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)，讓我明白了團(tuán)結(jié)的重要性。同時，我們也通過這次設(shè)計加深了對本門課程的理解，使我們弄清了許多似是而非的東西。我們通過這個項目達(dá)到了預(yù)期的目的。 當(dāng)我們接到這個項目的時候，就上網(wǎng)查資料，后來發(fā)現(xiàn)好多4*4 的矩陣鍵盤，為了創(chuàng)新，我們于是決定 做 6*6 的鍵盤。在做的過程中我們又發(fā)現(xiàn)，實際上， 6*6 甚至于 8*8 的矩陣鍵盤與 4*4 的鍵盤無異，我們不能從中學(xué)到太多的東西，也不能有多少我們自己的思維。于是，我們就改變思考方向，受到電腦鍵盤上組合鍵的啟發(fā)，于是我們決定做一個 5*5 的矩陣鍵盤同時兼顧組合鍵的功能。一確定目標(biāo)我們就開始為此努力。雖然我們最終的設(shè)計也不是多么負(fù)責(zé)，但對于當(dāng)初的我們來說卻走了很多彎路。我們嘗試過在 case 語句中加入 if 語句，在 when 語句中嵌套 when 語句等的各種不同的方法，但都以失敗告終了。在與同學(xué)的討論中，我們突然發(fā)現(xiàn)為何不將 shift 鍵設(shè)置為一個獨立的小鍵盤，多增加一個輸入，按著這個計劃我們最終取得了成功。 雖然我們的設(shè)計結(jié)果還略顯稚嫩，但是它是辛勤與鉆研精神相結(jié)合的產(chǎn)物，我們自我評定這次項目達(dá)到了我們所預(yù)期的效果。但其中可定還存在著這樣或那些的不足，敬請老師指出，我們積極改進(jìn)。最后，在此對在此項目的設(shè)計過程中給予我們幫助的老師和同學(xué)們表示衷心的感謝！ 14 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 （論文） 撰寫規(guī)范 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）是學(xué)生在畢業(yè)前提交的一份具有一定研究價值和實用價值的學(xué)術(shù)資料。它既是本科學(xué)生開始從事工程設(shè)計、科學(xué) 實驗和科學(xué)研究的初步嘗試，也是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，對所進(jìn)行研究的適當(dāng)表述，還