【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 據(jù)上面所述原理，我們可得到各按鍵的位置與數(shù)碼關(guān)系如表41所示。表 41 按鍵位置與數(shù)碼關(guān)系KY3KY0111011101110110111011101101110111011011101110111KX2KX0011101110011101110011101110011101110按鍵號(hào)123456789*0若從KX2KX0讀出的值皆為1時(shí)，代表該列沒有按鍵按下，則不進(jìn)行按鍵譯碼的動(dòng)作，反之，如果有按鍵按下時(shí)，則應(yīng)將KX2KX0讀出的值送至譯碼電路進(jìn)行編碼。 門禁系統(tǒng)輸入電路各主要功能模塊的設(shè)計(jì)(1) 時(shí)序產(chǎn)生電路本時(shí)序產(chǎn)生電路中使用了三種不同頻率的工作脈沖波形：系統(tǒng)時(shí)鐘脈沖（它是系統(tǒng)內(nèi)部所有時(shí)鐘脈沖的源頭，且其頻率最高）、彈跳消除取樣信號(hào)、鍵盤掃描信號(hào)。當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)中需要使用多種操作頻率的脈沖波形時(shí)，最為方便的方法之一就是利用一個(gè)自由計(jì)數(shù)器來(lái)產(chǎn)生各種需要的頻率。也就是先建立一個(gè)N位計(jì)數(shù)器，N的大小根據(jù)電路的需求決定，N的值越大，電路可以分頻的次數(shù)就越多，這樣就可以獲得更大的頻率變化，以便提供多種不同頻率的時(shí)鐘信號(hào)。若輸入時(shí)鐘為CLK，N位計(jì)數(shù)器的輸出為Q[N1..0],則Q（0）為CLK的2分頻脈沖信號(hào)。Q（1）為CLK的4分頻脈沖信號(hào)，Q（2）為CLK的8分頻脈沖信號(hào)……Q(N1)為CLK的2N分頻脈沖信號(hào)；Q（5 DOWNTO 4）取得的是一個(gè)脈沖序列，其值依000110110001周期性變化，其變化頻率為CLK的 25分頻，也就是32分頻。我們利用以上規(guī)律即可得到各種我們所需要頻率的信號(hào)或信號(hào)序列。(2) 鍵盤掃描電路掃描電路的作用是用來(lái)提供鍵盤掃描信號(hào)（）的，掃描信號(hào)變化的順序依次為11101101101101111110……依序的周而復(fù)始。掃描時(shí)依序分別掃描四列按鍵，當(dāng)掃描信號(hào)為1110時(shí)掃描KY3這一排按鍵；當(dāng)掃描信號(hào)為1101時(shí)，掃描KY2這一排按鍵；當(dāng)掃描信號(hào)為1011時(shí)，掃描KY1這一排按鍵；當(dāng)掃描信號(hào)為0111時(shí)，掃描KY0這一排按鍵。每掃描一排按鍵就檢查一次是否有按鍵被按下，如果這排沒有按鍵被按下就忽略，反之，如果出現(xiàn)被按下的鍵則立刻進(jìn)行按鍵編碼的動(dòng)作，且將編碼的結(jié)果儲(chǔ)存于寄存器中。 (3) 去抖電路由于本設(shè)計(jì)中采用的矩陣式鍵盤是機(jī)械開關(guān)結(jié)構(gòu)，因此在開關(guān)切換的瞬間會(huì)在接觸點(diǎn)出現(xiàn)信號(hào)來(lái)回彈跳的現(xiàn)象，對(duì)于門禁系統(tǒng)這種靈敏度較高的電路這種彈跳將很可能會(huì)造成誤動(dòng)作輸入，從而影響到門禁系統(tǒng)操作的正確性。因此必須加上去抖電路，避免誤操作信號(hào)的發(fā)生。特別要注意的是，去抖電路所使用的脈沖信號(hào)的頻率必須比其他電路使用的脈沖信號(hào)的頻率更高；通常將掃描電路的工作頻率定在24HZ左右，而將去抖電路的工作頻率定在128HZ左右，其工作頻率通常是前者的4倍或者更高。去抖電路Debouncing的框圖43如下。圖 43 Debouncing的框圖彈跳消除電路的實(shí)現(xiàn)原理如圖44所示，先將鍵盤的輸入信號(hào)D_IN作為電路的輸入信號(hào)，CLK是電路的時(shí)鐘脈沖信號(hào)，也就是取樣信號(hào)，D_IN經(jīng)過(guò)兩級(jí)D觸發(fā)器延時(shí)后再使用RS觸發(fā)器處理。CLKD_INOFFOFFS QR QD_OUTNOTNOTAND2AND2D0D1VCCPRND QCLRNPRND QCLRN圖 44 彈跳消除電路的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)原理圖此處RS觸發(fā)器的前端連接和非門的處理原則是：①因?yàn)橐话闳说陌存I速度至多是10秒/次，亦即一次按鍵時(shí)間是100ms，所以按下的時(shí)間可估算為50ms。以取樣信號(hào)CLK的周期為8ms計(jì)，則可以取樣到6次。②對(duì)于不穩(wěn)定的噪聲，在4ms以下則至多抽樣一次。③在觸發(fā)器之前，接上ANDNOT之后，SR的組態(tài)如表32所示。表 42 RS觸發(fā)器真值表SRD_OUT00不變101010D0 為1，且D1也為1，結(jié)果S=1，R=0，D_OUT才會(huì)輸出1。這代表被取樣的D_IN信號(hào)能被連續(xù)取樣到兩次1，此時(shí)認(rèn)定它已經(jīng)穩(wěn)定地按下按鈕D0 為0，且D1也為0時(shí)，結(jié)果S=0，R=1，D_OUT才會(huì)輸出0。這代表被取樣的D_IN信號(hào)能被連續(xù)取樣到兩次0，此時(shí)認(rèn)定它已經(jīng)穩(wěn)定地放掉按鈕D0 為1，且D1也0為0，結(jié)果S=0，R=0，D_OUT將維持先前的輸出信號(hào)不變。D0=0，D1=1也是如此。 總之，必須取樣到兩次1才會(huì)輸出1，兩次0才會(huì)輸出0。最后，由于D_OUT的信號(hào)輸出時(shí)間寬度過(guò)長(zhǎng)，所以輸出必須再接一級(jí)微分電路后，才接到譯碼電路。 (4) 鍵盤譯碼電路上述鍵盤中的按鍵可分為數(shù)字按鍵和文字按鍵，每一個(gè)按鍵可能負(fù)責(zé)不同的功能，例如清除數(shù)碼、退位、激活電鎖、開鎖等，詳細(xì)功能見表43。表 43 鍵盤參數(shù)表掃描位置KY3KY0鍵盤輸出KX2KX0相對(duì)應(yīng)的鍵盤按鍵鍵盤譯碼電路輸出按鍵功能11100111F=0001數(shù)碼輸入1012F=0010數(shù)碼輸入1103F=0011數(shù)碼輸入11010114F=0100數(shù)碼輸入1015F=0101數(shù)碼輸入1106F=0110數(shù)碼輸入10110117F=0111數(shù)碼輸入1018F=1000數(shù)碼輸入1109F=1001數(shù)碼輸入0111011*T=0100激活電鎖1010F=0000數(shù)碼輸入110T=0001清除/解除電鎖注：當(dāng)沒有任何數(shù)字按鍵被按下時(shí)，鍵盤譯碼輸出“1111”；當(dāng)某功能按鍵尚未定義其功能時(shí)，鍵盤譯碼輸出“1000”。數(shù)字按鍵主要是用來(lái)輸入數(shù)字的，但是鍵盤所產(chǎn)生的輸出，也就是掃描回復(fù)信號(hào)，是無(wú)法直接拿來(lái)用做門禁系統(tǒng)控制電路的輸入的；另外，不同的按鍵（數(shù)字按鍵和功能按鍵）具有不同的功能，所以必須由鍵盤譯碼電路來(lái)規(guī)劃每個(gè)按鍵的輸出形式，以便執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。鍵盤譯碼電路主要負(fù)責(zé)的工作是：首先判別是否有鍵按下；若被按下的是數(shù)字按鍵，則解碼成相應(yīng)的BCD碼，若被按下的是功能按鍵，則解碼成四位數(shù)的碼字，由門禁系統(tǒng)控制電路做相應(yīng)的動(dòng)作。(5) 按鍵存儲(chǔ)電路因?yàn)槊看螔呙钑?huì)產(chǎn)生新的按鍵數(shù)據(jù)，可能會(huì)覆蓋前面的數(shù)據(jù)，所以需要一個(gè)按鍵存儲(chǔ)電路，將整個(gè)鍵盤掃描完畢后的結(jié)果紀(jì)錄下來(lái)。按鍵存儲(chǔ)電路可以使用移位寄存器構(gòu)成。本設(shè)計(jì)將采用串行輸入/串行輸出（Serial In/Serial Out）移位寄存器硬件作為按鍵存儲(chǔ)電路。所謂的串行輸入/串行輸出移位寄存器，即數(shù)據(jù)一個(gè)接一個(gè)的依序進(jìn)來(lái)，輸出時(shí)采用先進(jìn)先出的順序，同樣是一個(gè)接著一個(gè)依序輸出。根據(jù)以上設(shè)計(jì)思路，門禁系統(tǒng)輸入電路的KEYBOARD的框圖45如下，其中調(diào)用的程序（元件）。圖 45 KEYBOARD的框圖 門禁系統(tǒng)控制電路的設(shè)計(jì)門禁系統(tǒng)控制電路是整個(gè)電路的控制中心，主要完成對(duì)數(shù)字按鍵輸入和功能按鍵輸入的響應(yīng)控制。 數(shù)字按鍵輸入的響應(yīng)控制(1) 如果按下數(shù)字鍵，第一個(gè)數(shù)字會(huì)從顯示器的最右端開始顯示，此后每新按一個(gè)數(shù)字時(shí)，顯示器上的數(shù)字必須左移一格，以便將新的數(shù)字顯示出來(lái)。(2) 假如需要更改輸入的數(shù)字，可以按倒退按鍵來(lái)清除前一個(gè)輸入的數(shù)字，或者按清除鍵清除所有輸入的數(shù)字，再重新輸入四位數(shù)。(3) 由于這里設(shè)計(jì)的是一個(gè)四位的門禁系統(tǒng)，所以當(dāng)輸入的數(shù)字鍵超過(guò)四個(gè)時(shí)，電路不予理會(huì)，而且不再顯示第四個(gè)以后的數(shù)字。 功能按鍵輸入的響應(yīng)控制(1) 清除鍵：清除所有的輸入數(shù)字。即做歸零動(dòng)作。(2) 激活電鎖鍵：按下此鍵時(shí)可將門禁系統(tǒng)的門上鎖。（上鎖前必須預(yù)先設(shè)定一個(gè)四位的數(shù)字密碼。）(3) 解除電鎖鍵：按下此鍵會(huì)檢查輸入的密碼是否正確，若密碼正確無(wú)誤則開門。使用門禁系統(tǒng)的時(shí)候，只會(huì)用到三種工作模式（見圖47），其中輸入文字模式用的是數(shù)字按鍵，只有上鎖和開鎖兩個(gè)模式必須占用功能按鍵。但是在實(shí)際操作中，難免會(huì)有按錯(cuò)鍵的情況發(fā)生，使得“清除輸入”功能使用的機(jī)率很高，所以本設(shè)計(jì)中功共設(shè)置了兩個(gè)功能按鍵，其中“解除電鎖”和“清除輸入”共用一個(gè)功能按鍵，另一個(gè)功能按鍵是“激活電鎖”?？刂齐娐稢TRL的框圖46如下。圖 46 CTRL的框圖輸入文字模式開始輸入4位數(shù)字，在輸入數(shù)字時(shí)可能使用到清除鍵開鎖工作模式檢查輸入的密碼是否有效核對(duì)輸入密碼是否有效都正確后解除電鎖上鎖工作模式清除原先儲(chǔ)存于組件中的密碼輸入舊密碼后變更密碼將新密碼回存于存儲(chǔ)組件中門禁系統(tǒng)激活上鎖圖 47 電子門禁系統(tǒng)的三種模式及關(guān)系 門禁系統(tǒng)顯示電路的設(shè)計(jì)門禁系統(tǒng)顯示電路的設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，這里直接采用四個(gè)47譯碼器來(lái)實(shí)現(xiàn)。顯示電路框圖如圖48。圖 48顯示電路框圖輸入信號(hào)： in[3:0]輸入4位BCD碼 。輸出信號(hào)：a,b,c,d,e,f,g七個(gè)一位二進(jìn)制輸出 。邏輯功能： 將4位BCD碼譯成能被數(shù)碼管顯示的7位二進(jìn)制碼。源文件為“”:module decode(a,b,c,d,e,f,g,in)。 output a,b,c,d,e,f,g。 input[3:0]in。 reg a,b,c,d,e,f,g。 always @(in) begin case(in[3:0]) 439。d0:{a,b,c,d,e,f,g}=739。b1111110。 439。d1:{a,b,c,d,e,f,g}=739。b0110000。 439。d2:{a,b,c,d,e,f,g}=739。b1101101。 439。d3:{a,b,c,d,e,f,g}=739。b1111001。 439。d4:{a,b,c,d,e,f,g}=739。b0110011。 439。d5:{a,b,c,d,e,f,g}=739。b1011011。 439。d6:{a,b,c,d,e,f,g}=739。b1011111。 439。d7:{a,b,c,d,e,f,g}=739。b1110000。 439。d8:{a,b,c,d,e,f,g}=739。b1111111。 439。d9:{a,b,c,d,e,f,g}=739。b1111011。 default :{a,b,c,d,e,f,g}=739。b0000000