基于FPGA矩阵键盘接口电路的设计.doc

目 录 TOC \o 1-2 \u 目录 PAGEREF _Toc383199061 \h 1 1.绪论 PAGEREF _Toc383199062 \h 3 1.1 FPGA概况 PAGEREF _Toc383199063 \h 3 1.2 本课题的研究意义 PAGEREF _Toc383199064 \h 4 1.3 本章小结 PAGEREF _Toc383199065 \h 4 2. VHDL语言 PAGEREF _Toc383199066 \h 5 2.1 VHDL语言概述 PAGEREF _Toc383199067 \h 5 2.2 VHDL语言的优点 PAGEREF _Toc383199068 \h 6 2.3 利用VHDL语言设计数字系统的特点 PAGEREF _Toc383199069 \h 8 2.4 VHDL语言的基本结构 PAGEREF _Toc383199070 \h 9 2.5本章小结 PAGEREF _Toc383199071 \h 10 3.矩阵键盘接口电路原理和数码管显示原理 PAGEREF _Toc383199072 \h 10 3.1矩阵键盘接口电路的原理 PAGEREF _Toc383199073 \h 10 3.2数码管显示原理 PAGEREF _Toc383199074 \h 12 3.3本章小结 PAGEREF _Toc383199075 \h 12 4.总体设计和各模块设计 PAGEREF _Toc383199076 \h 13 4.1时钟产生模块 PAGEREF _Toc383199077 \h 13 4.2键盘扫描模块 PAGEREF _Toc383199078 \h 14 4.3数码管显示模块 PAGEREF _Toc383199079 \h 14 4.4顶层电路实现 PAGEREF _Toc383199080 \h 14 4.5本章小结 PAGEREF _Toc383199081 \h 14 附录1：总体设计电路原理图: PAGEREF _Toc383199082 \h 15 附录2：硬件实物图 PAGEREF _Toc383199083 \h 15 附录3：EP1C3T144C8N的PCB电路图 PAGEREF _Toc383199084 \h 16 附录4：顶层电路实现的具体程序 PAGEREF _Toc383199085 \h 16 附录5：时钟产生模块实现的具体程序 PAGEREF _Toc383199086 \h 17 附录6：键盘扫描模块实现的具体程序 PAGEREF _Toc383199087 \h 18 附录7：数码管显示模块实现的具体程序 PAGEREF _Toc383199088 \h 24 5.心得体会 PAGEREF _Toc383199089 \h 26 1.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 HYPERLINK /product/searchfile/3460.html \t _blank 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 HYPERLINK /product/searchfile/6087.html \t _blank 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 HYPERLINK /stock/A/ARRAY.html \t _blank Array HYPERLINK /icstock/195/LOGIC.html \t _blank Logic)，如 HYPERLINK /icstock/282/GAL16V8.html \t _blank GAL16V8、 HYPERLINK /icstock/282/GAL22V10.html