【正文】 行列式鍵盤。例如用 3 3 的行列式結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成 9 個鍵的鍵盤。 按鍵設(shè)置在行列線交叉點，行列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端。判斷鍵盤中有無按鍵按下式通過行線送入掃描信號然后從列線讀取狀態(tài)得到的。如果列線全是高電平，則代表低電平信號所在的行中無按鍵按下；如果列線有輸入為低電平，則代表低電平信號所在的行和出現(xiàn)低電平的列的交點處有按鍵按下。 《智能儀器 設(shè)計》 大作業(yè) —— 基于單片機和 FPGA的矩陣鍵盤控制系統(tǒng)設(shè)計 5 K E Y I [ 0 ]K E Y I [ 1 ]K E Y I [ 2 ]KEYO[0]KEYO[1]KEYO[2]V c c234 5 67891 圖 43 矩陣鍵盤的原理圖 時鐘 分頻模塊 時鐘電路主要產(chǎn)生系統(tǒng)所需要的時鐘信號，由 FPGA 時鐘分頻得到系統(tǒng)工作時鐘，然后采用計數(shù)器分頻方法得到所需要的鍵盤掃描信號。 具體的分頻過程是將原來的 f=50Mhz 分頻到現(xiàn)在的 f=50hz。這樣，就實現(xiàn)了對原頻率 1/1000000 的分頻。 圖 44 分頻模塊視圖 《智能儀器 設(shè)計》 大作業(yè) —— 基于單片機和 FPGA的矩陣鍵盤控制系統(tǒng)設(shè)計 6 鍵盤 掃描模塊 鍵盤掃描電路用來產(chǎn)生鍵盤掃描信號，根據(jù)矩陣鍵盤工作原理，需要產(chǎn)生從第一列到第四列的周期性掃描信號。 鍵 盤 掃 描 模 塊 可 以 周 期 性 的 得 到 行 掃 描 信 號 Keydry0~Keydry2: 011→ 101→ 110→ 011? ..周而復始的掃描。鍵盤掃描模塊如圖 45 所示。譯碼電路的主要功能是 : 判斷是否有鍵按下，然后根據(jù)掃描的信號確認所按下的鍵是數(shù)字鍵還是功能鍵，將所按下的鍵編寫成 BCD 碼。并在三態(tài)門的控制作用下，實現(xiàn)不同狀態(tài)的輸出。在三態(tài)門的控制實現(xiàn)過程中，要注意， RD 信號的 0 和 1 狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件，從 0 到 1 和從 1 到 0是依據(jù)不同的變量來進行判斷的。這樣能夠?qū)崿F(xiàn)三態(tài)門有效的對數(shù)據(jù)輸出的控制。 圖 46 譯碼輸出模塊 單片機及液晶顯示模塊部分 點 陣 LCD 的顯示原理 :在數(shù)字電路中，所有的數(shù)據(jù)都是以 0 和 1 保存的，對LCD 控制器進行不同的數(shù)據(jù)操作，可以得到不同的結(jié)果。對于中文 ， 將 ASCII 表的高 128 個很少用到的 數(shù)值以兩個為一組來表示漢字，即漢字的內(nèi)碼。 字模是用數(shù)字的各位信息來記載英文或漢字的形狀 ，通過 字模 將漢字在屏幕上顯示出來 。可完成圖形顯示，也可以顯示 8 4 個 (16 16點陣 )漢字。 表 42 液晶模塊 12864 的管腳說明 管腳號 管腳名稱 LEVER 管腳功能描述 1 VSS 0 電源地 2 VDD + 電源電壓 3 V0 液晶顯示器驅(qū)動電壓 4 D/I(RS) H/L D/I=“ H”，表示 DB7∽ DB0 為顯示數(shù)據(jù) D/I=“ L”，表示 DB7∽ DB0 為顯示指令數(shù)據(jù) 5 R/W H/L R/W=“ H”， E=“ H”數(shù)據(jù)被讀到 DB7∽ DB0 R/W=“ L”， E=“ H→ L”數(shù)據(jù)被寫到 IR 或 DR 6 E H/L R/W=“ L”， E 信號下降沿鎖存 DB7∽ DB0 R/W=“ H”， E=“ H” DDRAM 數(shù)據(jù)讀到 DB7∽ DB0 7 DB0 H/L 數(shù)據(jù)線 8 DB1 H/L 數(shù)據(jù)線 9 DB2 H/L 數(shù)據(jù)線 10 DB3 H/L 數(shù)據(jù)線 11 DB4 H/L 數(shù)據(jù)線 12 DB5 H/L 數(shù)據(jù)線 《智能儀器 設(shè)計》 大作業(yè) —— 基于單片機和 FPGA的矩陣鍵盤控制系統(tǒng)設(shè)計 8 13 DB6 H/L 數(shù)據(jù)線 14 DB7 H/L 數(shù)據(jù)線 15 CS1 H/L H:選擇芯片 (右半屏 )信號 16 CS2 H/L H:選擇芯片 (左半屏 )信號 17 RET H/L 復位信號 ,低電平復位 18 VOUT 10V LCD 驅(qū)動負電壓 19 LED+ LED 背光板電源 20 LED LED 背光板電源 顯示模塊電路如圖 47 所示，液晶模塊的 1 管腳接電源地， 15 管腳用于接電源 地， 19 管腳用于接電源地。 4 管腳接單片機的 用于接收數(shù)據(jù)或者指令， 5 管腳接單片機的 選擇數(shù)據(jù)被讀寫到什么位置， 6 管腳接單片機的 用于提供鎖存信號。//打開總中斷 EX0=1。//將中斷 0 設(shè)置為電平觸發(fā) 然后單片機對輸入管腳進行掃描，如果輸入信號是 0x01， 單片機就驅(qū)動液晶顯示器顯示數(shù)字 1，如果輸入信號是 0x02，單片機驅(qū)動液晶顯示器顯示數(shù)字 2。 鍵盤掃描模塊 鍵盤掃描模塊仿真結(jié)果 如圖 52 所示： 圖 52 鍵盤掃描模塊仿真結(jié)果 結(jié)果分析：如圖所示，每過一個周期，鍵盤行掃描信號就變化一次，并且按照 Keydrv[2:0]： 011→ 101→ 110→ 011?的順序周而復始的掃描。如黃線所示位置， KEYI_KEYO 為110_101，對應于鍵盤上的“ 8”。所以，仿真結(jié)果正確。在無鍵盤按下時，輸出為高阻狀態(tài)。 圖 54 Proteus軟件仿真結(jié)果 《智能儀器 設(shè)計》 大作業(yè) —— 基于單片機和 FPGA的矩陣鍵盤控制系統(tǒng)設(shè)計 11 6. 參考文獻 [1] 李華 . 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