利用键盘控制点阵进行十进制加法计算显示

0 利用键盘控制点阵进行十进制加法计算显示 1、课程设计目的： （ 1）学习操作数字电路设计实验开发系统，掌握点阵显示模块的工作原理及应用。 （ 2）掌握组合逻辑电路、时序逻辑电路的设计方法。 （ 3）学习掌握可编程器件设计的全过程。 2、 课程 设计内容 和 要求 ： 设计内容： 用 写键盘控制模块的控制逻辑，仿真所编写的程序，模拟验证所编写的模块功能，下载程序到芯片中， 实现键盘控制点阵进行十进制加法计算显示 。 设计 要求： （ 1）学习掌握键盘控制模块、点阵显示模块的工作原理及应用； （ 2）熟练掌握 写键盘控制模块的控制逻辑； （ 3）仿真所编写的程序，模拟验证所编写的模块功能； （ 4）下载程序到芯片中，硬件验证所设置的功能，能够实现十进制数字的显示； （ 5）整理设计内容，编写设计说明书。 3、 设计方案及实现情况： 计思路 ： 分三个模块编写程序，首先实现键盘对点阵的控制，然后设计加法计算功能模块，由于点阵显示的局限性，当有进位时设置 最后一个模块编写显示的 1到 9以及加号的列字符扫描信号，从而实现 键盘控制点阵十进制加法计算的显示。 工作原理及框图： 系统的输入信号有：开关（允许输入及显示）信号 统时钟信号 按键信号（ .。系统的输出信号有：点阵行 驱动输出 信号（ .，点阵列选信号（ .，进位输出信号 系统的工作过程为：在开关信号 电平有效）为低电平时，矩阵键盘不工作， 16 16点阵没有显示；当开关信号 个系统工作， 当在矩阵键盘上按下按键后， 16 16点阵会显示出一个 1位十进制数 ,在进行功能操作时，当按下 时，点阵上 1 显示“ +”号，然后再按下一个十进制数在点阵上显示，最后按下 果结果大于 9，则进位输出 亮发光二极管，点阵显示个位，否则直接输出结果。 阵式显示器不仅可以显示数字，也可显示所有西文字母和符号，与由单个发光二极管连成的显示器相比，具有焊点少、连线少，所有点在同平面、亮度均匀、外形美观以及具有显示信息丰富、功耗低、体积小、重量轻、超薄等许多其他显示器无法比拟的优点，可 以代替数码管、符号管和米字管。如果将多块组合可以构成大屏幕显示屏用于汉字、图形、图表等等的显示，因此被泛用于机场、车站、码头、银行及许多公共场所的指示、说明、广告等场合。 16 16 的 阵显示器，是由 256 个 成 ,共阳极的 16 16的 一行的 16个阳极连在一起，由行扫描码锁存器和驱动器的一位控制，总共 16行阳极连线由 16位分别控制；每一列的 16个阴极连在一起，由列扫描码锁存器和驱动器的一位控制，总共 16列阴极连线由 16位分别控制。 点阵字符的驱动过程 :点阵式 使点阵显示出一个字符的编程方法是：首先选通第一行；接着，向行码锁存器写入该行的字型码（即列数据）。然后，按相同的方式选通第二行，写第二行的字型码由此类推，直到写完所有行的字型码，完成一个字符的显示。16 16 点阵显示驱动的行选通信号为一 4码器的输出，所以我们在设计点阵控制接口时，其行选通信号输出必须经 4阵式键盘的工作原理：矩阵式键盘又叫行列式键盘，是用 I/O 口线组成的行、列矩阵结构，在每根行线与列线的交叉处，二线不直接相通而是通过一个按键跨接接通。采用这 种矩阵结构只需 M 根行输出线和 N 根列输入线，就可连接M 过键盘扫描程序的行输出与列输入就可确认按键的状态，再通过键盘处理程序便可识别键值。矩阵式键盘的按键识别方法为行扫描法又称为逐行扫描查询法，是一种最常用的按键识别方法，介绍过程如下： 1）判断键盘中有无键按下：将全部行线置低电平，然后检测列线的状态。只要有一列的电平为低，则表示键盘中有键被按下，而且闭合的键位于低电平线与行线相交叉的按键之中。若所有列线均为高电平，则键盘中无键按下。 2）判断闭合键所在的位置：在确认有键按下后，即可进入确定具体闭合 键的过程。其方法是：依次将行线置为低电平，即在置某根行线为低电平时，其它线为高电平。在确定某根行线位置为低电平后，再逐行检测各列线的电平状态。若某列为低，则该列线与低电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键。 键盘中的按键可分为数字键和功能键。数字键主要用来输入数字，但从上述内容发现，键盘所产生的输出 外不同的数字按键也担负不同的功能，因此必须由键盘译码电路来规划某个按键的输出形式，以便执行相应的动 2 作。 图 1 总体框图 各模块功能描述： 键盘扫描模块：实验箱中 4 8矩阵键盘的电路原理图如图 2所示 图 2 矩阵键盘的电路原理图 该矩阵键盘的工作原理为：扫描信号为 .在 .已接有一个 33 3000 时，即 0，其他位为 1，我们按下第一排第一键，此时 0， 1，按下第二排第二键时， 0，其他输出 1；当 3001时，即 为 0，我们按下第一排第一键，此时 0， 1，同理其他键依此类推。 键盘上的每个按键就是一个开关，当某键被按下时，该按键的接点会呈现 0状态，反之为 1。扫描信号为 .入 3码器，再从译码器输出到键盘，所以第一次只能扫描一排，依此周而复始。若从 .出的皆为 1时，表示没有按键按下，代表该列没有按键被按下，则不进行按键编码的操作，反之，如果有被按下时，则应将 .出的值送到译码电路进行编码。按键位置与数码的关系如下表 1所示： 表 1 按键位置与数码关系表 应的按键 按键功能 000 1110 0 数字 0 1101 6 数字 6 1011 能键 0111 能键 001 1110 1 数字 1 1101 7 数字 7 1011 能键 0111 展 1 010 1110 2 数字 2 1101 能键 1011 C 字母 C 0111 展 2 011 1110 3 数字 3 1101 能键 1011 D 字母 D 0111 展 3 100 1110 能键 1101 8 数字 8 1011 E 字母 E 0111 展 4 101 1110 能键 4 1101 9 数字 9 1011 F 字母 F 0111 能键 110 1110 4 数字 4 1101 A 字母 A 1011 能键 0111 定义 111 1110 5 数字 5 1101 B 字母 B 1011 能键 0111 定义 在设计该模块时，因为要实现十六进制数的显示，所以在 现了键盘输入输出的功能。 .键盘扫描后的对应的译码输出； 时钟 Q1.按下的键值进行标志：“ 00”表示按下 0 9之间的键值、“ 01”表示按下 10”表示按下 11”表示按下其它按键。键盘控制模块如图 3所示。 图 3 键盘控制模块图 源程序： is : : 3 ); : 5 q : 1 ); : 3 ); : 4 ) ); of is : ); : ); : ); : ); a : ); b : ); a is 1110=001= a is 1110=010= a is 1110=011= a is 1110=100= a is 1110=101= a is 1110=110= a is 1110=111= a is 1110= if(0) is 0000 = 00001 = is 0000 = 00010 = 13 0000 = 00011 = is 0000 = 00100 = is 0000 = 00101 = 15 0000 = 00110 = is 0000 = 00111 = is 0000 = 01000 = 17 0000 = 01001 = is 0000 = 10000 = is 0000 = 11111 = 19 is 0000 = 加法计算模块： 该模块实现对点阵显示方式的控制，控制模块的引脚功能如图 5 所示，其中： 时钟输入端； 电平有效； Q1.功能方式输入端，用来识别按下键的类型；.收来自 块送来的键值； .出键值码；当按下 时，进位输出 亮一个发光二极管。 20 图 5 加法计算模块图 源程序： is : q : ); : ); : ); : ); of is s : ); ); q,if(0)1001)1; 1010; q=11)11111; 仿真结果： （ 1）键盘扫描模块仿真图： 图 6 键盘扫描模块仿真图 (2）点阵显示模块仿真图： 22 图 7 点阵显示模块仿真图 （ 3）加法计算模块仿真图： 图 8 加法计算模块仿真图 实验箱验证情况： 23 图 9 无进位的加法计算显示图 图 10 有进位的加法计算显示图 24 实验箱连线如上图所示，图 9的四个图为无进位加法计算显示，图 10的四个图为有进位加法计算显示，在复位键 高电平时，首先按下键盘上某一键值，如 5，然后按下 +”号，再按下一个键值如 3，按下 时，显示他们的和为 8；当结果大于 9时，例如 7+8，进位 ，点亮发光二极管，并且输出个位值 5。 4、 课程设计总结： 通过此次课程设计，我对 言有了更加深刻的认识及应用。 超高速集成电路的硬件描述语言，它能够描述硬件的结构、行为与功能。另外， 用自上而下的结构式设计方法，适合大型设计工程的分工合作。通过这四个周的课程设计，我在熟悉了 时，也学到了很多在学习课本知识时所体会不到的东西。 完成此次设计后， 我不仅能对 I 开发仿真软件熟练操作，能达到学以致用，同时还掌握了矩阵键盘和 16 16点阵的工作原理。经过这一过程，我发现平常的学习在注重理论知识的掌握同时，要加强实验环节，只有通