矩陣鍵盤控制接口設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)要求:
用12 個(gè)按鍵開關(guān)實(shí)現(xiàn)如表1 所示的矩陣鍵盤，當(dāng)按下某一鍵時(shí)在數(shù)碼管上顯示對(duì)應(yīng)的鍵值。

二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?br /> 了解用12 位按健輸入開關(guān)來設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)3 × 4 矩陣鍵盤接口控制器。
了解彈跳消除電路的工作原理。
理解7 段數(shù)碼管顯示電路的原理。
三、硬件要求：
主芯片EPF10K10LC84-4。
可變時(shí)鐘源。
12 位按鍵開關(guān)。
一位7 段數(shù)碼管。
四、實(shí)驗(yàn)原理：
該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中沒有矩陣鍵盤，可以用12 位按鍵開關(guān)來實(shí)現(xiàn)矩陣鍵盤的功能。表1 為按鍵開關(guān)所對(duì)應(yīng)的鍵值。當(dāng)按鍵被按下時(shí)該按鍵的節(jié)點(diǎn)會(huì)呈現(xiàn)‘0’狀態(tài)，反之為‘1’。將12 個(gè)鍵進(jìn)行編碼后就可以實(shí)現(xiàn)距陣鍵盤的功能。由于每個(gè)按鍵開關(guān)都是獨(dú)立的，故有12 路輸入，3×4 鍵盤有12 個(gè)鍵值，4位二進(jìn)制數(shù)即可表示全部狀態(tài)。因此，鍵盤編碼電路為12 輸入4 輸出編碼器。
12 個(gè)按鍵可分為10 個(gè)數(shù)字鍵和2 個(gè)功能鍵。數(shù)字鍵主要用來輸入數(shù)字，功能鍵一般實(shí)現(xiàn)一些特殊用途（如確認(rèn)、清除等）。4 位輸出從0~9 表示10 個(gè)數(shù)字鍵，11 和12 表示兩個(gè)功能鍵。彈跳消除電路：因?yàn)榘存I開關(guān)是機(jī)械式結(jié)構(gòu)，在開關(guān)切換的瞬間會(huì)在接觸點(diǎn)出現(xiàn)來回彈跳的現(xiàn)象，對(duì)于激活關(guān)于一般電器并不會(huì)有任何影響，但對(duì)于靈敏度較高的電路，卻有可能產(chǎn)生錯(cuò)誤動(dòng)作而出錯(cuò)。跳現(xiàn)象產(chǎn)生的原因可以從圖1 說明。雖然只是按下按鍵一次然后放開，然而實(shí)際產(chǎn)生的按鍵信號(hào)卻不只跳動(dòng)一次，經(jīng)過取樣的檢查后將會(huì)造成誤判，以為按鍵兩次。

因此在開關(guān)輸入信號(hào)處必須加上彈跳消除電路，避免誤操作信號(hào)的發(fā)生。注意：彈跳消除電路所使用脈沖信號(hào)的頻率必須要選用合適，頻率太低則按鍵反應(yīng)遲鈍，頻率太高則起不到消除彈跳的作用，而且消除彈跳電路設(shè)計(jì)的不同對(duì)頻率也有不同的要求。

五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：
分析仿真示例程序，理解彈跳消除的實(shí)現(xiàn)原理。通過改變CLK 信號(hào)，理解時(shí)鐘信號(hào)對(duì)彈跳消除的影響。分別把時(shí)鐘調(diào)高、調(diào)低觀察按鍵的反映情況。

六、實(shí)驗(yàn)連線：
實(shí)驗(yàn)?zāi)K如圖3 所示，將CLK 時(shí)鐘接低頻時(shí)鐘信號(hào)（建議使用100Hz 左右），KEY[11..0]接12 個(gè)按鍵開關(guān)，SEL[2..0]和SEG[6..0]分別接實(shí)驗(yàn)儀器上的7 段碼的掃描輸入端SEL[2..0]和顯示器輸入端g~a。
注：示例程序在EXAMPLE1 文件夾中，文件KCODE.GDF 為頂層文件，DEBOUNCING..VHD 為去抖動(dòng)模塊文件，CODE.VHD 為編碼文件，SEG7.VHD位7 段碼解碼文件。
七、實(shí)驗(yàn)總結(jié)：
（1）通過仿真波形詳述彈跳消除電路的工作原理，找出合適的工作頻率。
（2）用多種方式來實(shí)現(xiàn)彈跳消除電路。

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