矩陣鍵盤控制接口設計實驗

一、實驗要求:
用12 個按鍵開關實現(xiàn)如表1 所示的矩陣鍵盤，當按下某一鍵時在數(shù)碼管上顯示對應的鍵值。

二、實驗目的：
了解用12 位按健輸入開關來設計并實現(xiàn)一個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。
可變時鐘源。
12 位按鍵開關。
一位7 段數(shù)碼管。
四、實驗原理：
該實驗系統(tǒng)中沒有矩陣鍵盤，可以用12 位按鍵開關來實現(xiàn)矩陣鍵盤的功能。表1 為按鍵開關所對應的鍵值。當按鍵被按下時該按鍵的節(jié)點會呈現(xiàn)‘0’狀態(tài)，反之為‘1’。將12 個鍵進行編碼后就可以實現(xiàn)距陣鍵盤的功能。由于每個按鍵開關都是獨立的，故有12 路輸入，3×4 鍵盤有12 個鍵值，4位二進制數(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 個按鍵可分為10 個數(shù)字鍵和2 個功能鍵。數(shù)字鍵主要用來輸入數(shù)字，功能鍵一般實現(xiàn)一些特殊用途（如確認、清除等）。4 位輸出從0~9 表示10 個數(shù)字鍵，11 和12 表示兩個功能鍵。彈跳消除電路：因為按鍵開關是機械式結構，在開關切換的瞬間會在接觸點出現(xiàn)來回彈跳的現(xiàn)象，對于激活關于一般電器并不會有任何影響，但對于靈敏度較高的電路，卻有可能產(chǎn)生錯誤動作而出錯。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，然而實際產(chǎn)生的按鍵信號卻不只跳動一次，經(jīng)過取樣的檢查后將會造成誤判，以為按鍵兩次。

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

五、實驗內(nèi)容：
分析仿真示例程序，理解彈跳消除的實現(xiàn)原理。通過改變CLK 信號，理解時鐘信號對彈跳消除的影響。分別把時鐘調(diào)高、調(diào)低觀察按鍵的反映情況。

六、實驗連線：
實驗模塊如圖3 所示，將CLK 時鐘接低頻時鐘信號（建議使用100Hz 左右），KEY[11..0]接12 個按鍵開關，SEL[2..0]和SEG[6..0]分別接實驗儀器上的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 為去抖動模塊文件，CODE.VHD 為編碼文件，SEG7.VHD位7 段碼解碼文件。
七、實驗總結：
（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）用多種方式來實現(xiàn)彈跳消除電路。

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