基于CPLD的矩陣鍵盤掃描模塊設(shè)計(jì)

在圖3中，①和②之間的時(shí)間為去鍵盤抖動(dòng)延時(shí)，為了方便仿真，此處把延時(shí)時(shí)間設(shè)定為4個(gè)周期，實(shí)際使用時(shí)，應(yīng)保持在20～30 ms左右。
2．2 鍵盤掃描與編碼輸出模塊(keycode)的功能與時(shí)序仿真
所謂鍵盤掃描，就是在鍵盤的KX端依次送入掃描碼，以便定位被按下的鍵。鍵盤編碼是對(duì)鍵盤掃描值譯碼得到按下鍵的按鍵值。
該模塊完成的功能為：在掃描時(shí)序控制碼SCode[3．．0]和CLK的下降沿控制下依次輸出4組掃描碼“0111”、“1011”、“1101”、“11 10”掃描整個(gè)鍵盤，同時(shí)記錄鍵盤的掃描值，將記錄的4組掃描值組合成一組16位的鍵盤掃描值Kscan[15．．0]，如果Kscan[15．．0]小于Kreg[15..O]，將Kscan[15．．0]保存于Kreg[15．．0]中，當(dāng)所有鍵放開后，對(duì)Kreg[15．．0]譯碼產(chǎn)生按鍵編碼并輸出。有一個(gè)鍵按下，16位的鍵盤掃描值中有且只有一位為O，多鍵組合按下時(shí)，鍵盤掃描值中就會(huì)有多個(gè)位為‘0’，因此在鍵盤掃描過程中，記錄最小的鍵盤掃描值，使得掃描模塊不僅能夠處理單鍵，而且可以處理多鍵組合。具體工作過程說明如下：
當(dāng)SCode [3．．0]=0時(shí)，KX=0000，置16位鍵盤掃描值Kscan[15．．0]和Kreg[15．．0]為全‘1’，此時(shí)無論哪一個(gè)鍵按下，都可使KY不全為‘1’，從而觸發(fā)掃描模塊工作；
當(dāng)SCode[3．．0]=1或2時(shí)，KX=0111，此時(shí)圖1中K12～K15有按下的鍵時(shí)，KY對(duì)應(yīng)位為‘0’，其他位為‘1’，記錄KY到鍵盤掃描碼寄存器的Kreg[15．．12]；
當(dāng)SCode[3．．0]=3或4時(shí)，KX=“1011”，此時(shí)圖1中K08～K11有按下的鍵時(shí)，KY對(duì)應(yīng)位為‘0’，其他位為‘1’，記錄KY到鍵盤掃描碼寄存器的Kreg[11．．8]；
當(dāng)SCode[3．．0]=5或6時(shí)，KX=“1101”，此時(shí)圖1中K04～K07有按下的鍵時(shí)，KY對(duì)應(yīng)位為‘0’，其他位為‘1’，記錄KY到鍵盤掃描碼寄存器的Kreg[7．．4]；
當(dāng)SCode[3．．0]=7或8時(shí)，KX=“1110”，此時(shí)圖l中K00～K03有按下的鍵時(shí)，KY對(duì)應(yīng)位為‘O’，其他位為‘1’，記錄KY到鍵盤掃描碼寄存器的Kreg[3．．0]；
當(dāng)SCode[3．．0]=9和10時(shí)，如果Kscan[15..0]各位不全為“1”且Kscan[15..0]Kreg[15..0]，將Kscan[15．．O]保存到Kreg[15..0]；否則對(duì)Kreg[15．．0]譯碼產(chǎn)生按鍵編碼并輸出；
當(dāng)SCode[3．．0]=11且記錄Kscan[15．．0]各位為全“1”時(shí)，產(chǎn)生鍵盤復(fù)位信號(hào)ReSet，結(jié)束本次鍵盤掃描。
鍵盤掃描與編碼輸出模塊的核心模塊VHDL語言實(shí)現(xiàn)如下：



鍵盤掃描與編碼輸出模塊的時(shí)序仿真圖如圖4所示。

2．3 鍵盤編碼輸出模塊(nread)的功能與時(shí)序仿真
在該模塊中，KeyrData的最高位KeyData(7)為鍵盤緩存狀態(tài)指示位，當(dāng)KeyData(7)=‘0’時(shí)，表示鍵盤緩存中沒有按鍵碼：當(dāng)KeyData(7)=‘1’時(shí)，表示鍵盤緩存中有按鍵碼等待CPU讀取。KeyData[6..0]為按下鍵的編碼。ReSet的下降沿用于將KeyVal[6..0]存入KeyData[6..0]，同時(shí)將KeyData(7)置成'1'。enKeyOut用于使能矩陣鍵盤輸出，當(dāng)enKeyOut=‘1’時(shí)，允許矩陣鍵盤輸出按鍵碼；當(dāng)enKeyOut=‘0’時(shí)，禁止矩陣鍵盤輸出按鍵碼。ClrKey用于清除鍵盤緩存狀態(tài)指示位KeyData(7)，當(dāng)ClrKey=‘0’時(shí)，置KeyData(7)為‘O’。
鍵盤編碼輸出模塊的VHDL語言實(shí)現(xiàn)如下：