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基于FPGA的RS232行列式矩阵键盘接口设计

作者:时间:2014-04-24来源:网络收藏

一、引言

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/245960.htm

本方案是用VHDL语言来实现的基于按位串行通信总线的行列式矩阵键盘接口电路,具有复位和串行数据的接收与发送功能,根据发光二极管led0-led2的显示状态可判断芯片的工作情况;实现所有电路功能的程序均是在美国ALTERA公司生产的具有现场可编程功能的芯片EPM7128SLC84-15上调试通过的。能通过动态扫描来判有键按下、将键值转换成对应的ASCII码值,在时钟脉冲的作用实现串行数据的接收与发送。

二、设计方案

1.芯片引脚定义

 

 

reset复位输入端;clk时钟输入端;rxd串行数据接收端;retn0-retn7键盘扫描行输入线;txd串行数据发送端;scan0-scan7键盘扫描列输出线;led0-led2显示输出端。

2.键盘与芯片的连接图(如图2所示,为8×8的64键键盘)

3.动态扫描原理

(1)依次使列线scan0-scan7输出0电平,检查行线retn0-retn7的电平状态。如果行线retn0-retn7的电平全为高电平,表示没键按下。如果retn0-retn7上的电平不全为高电平,表示有键按下。

 

 

(2)如果没键按下,就返回扫描。有键按下则进行逐行扫描,找出闭合键的键号。其过程是:先使scan0=0,scan1-scan7=1,检测retn0-retn7上的电平,如果retn=0,则表示第一行第一列的键被按下,如果retn1=0,则表示第二行第二列的键被按下,其它依次类推;如果retn0-retn7均不为0,则表示这一列没键按下;然后再使scan1=0,检测第二列按键,这样一直循环下去,知道把闭合的键找到为止。

当有键按下时,根据该时刻的scan值和retn值就可判断按下的是哪一个键。

4.芯片内部模块框图

 

 

三、芯片设计

数据接收模块框图如图4所示。

 

 

Reset复位输入端;clk时钟输入端;rxd串行数据接收端;led[20]输出按下键对应的ASCII码值的低三位去驱动发光二极管。

该模块实现对串行数据的接收记数和串并变换的控制功能。

1.串行数据接收控制单元

 

 

Reset 复位输入端;clk 时钟输入端;rxd 串行数据接收端;sh_rx[30]接收计数器高4位;sl_rx[10]接收计数器低2位。

将串行数据接收计数器设置位一个6位计数器,高4位为sh_r,低2位为sl_r,利用该计数器的状态实现串行数据的同步控制和记数控制。

2.串并转换电路单元

从RXD端接收的串行数据进经过串并变换后,将其低三位经LED输出端输出,驱动发光二极管LED0,LED1,LED2发光,从而显示接收端RXD的每个数据的低三位。当每个数据的低三位相同时,显示状态就不变化,否则就出现闪烁现象,以此来检查芯片的工作情况。

四、总结

本方案是用VHDL语言来实现的基于按位串行通信总线的行列式矩阵键盘接口电路的设计,具有复位和串行数据的接收与发送功能,根据发光二极管led0-led2的显示状态可判断芯片的工作情况;实现所有电路功能的程序均是在美国ALTERA公司生产的具有现场可编程功能的芯片EPM7128SLC84-15上调试通过的。该电路的设计贴近生活,实用性强,制成芯片后可作为一般的PC机键盘与主机的接口使用。

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关键词: FPGA RS232

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