矩阵键盘键信号检测电路设计-EDA课程设计说明书解读.doc

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 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。 进度安排 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 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 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 19 五、实验设备 19 六、总结 20 参考文献 20 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。 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