数电实验之--PS2键盘接口控制器设计

1、数字电路实验报告 -PS2键盘接口控制器设计 姓名：赵岩琨 班级：05101 学号：050024 班内序号：24 日期：2007-11-6PS2键盘接口控制器设计一. 实验任务设计一个PS/2键盘接口控制器。1、必做 按照PS/2键盘接口标准设计一个控制器，接收PS/2键盘发送的数据，用数码管显示接收到的键值（只显示09，az，部分不便用数码管显示的字符可自行设定显示方式，接收到其他键值则不显示）。2、 选做：用8×8点阵做显示屏，显示所有按键的键值。二、实验所用仪器及元器件数字系统与逻辑设计实验开发板PS2键盘直流稳压电源二. 硬件说明1、PS/2键盘PS/2键盘具有六脚miniD

2、IN连接器，如图1所示。其中只有四个脚有意义，分别是：CLOCK(时钟脚),DATA(数据脚),+5V(电源脚)和GROUD(电源地)，其余两个脚为保留脚。键盘和开发板只要保证四个有意义的脚接正确就可以了。数据和时钟脚都是集电极开路的，所以它们通常保持高电平（逻辑1）并且很容易被拉到低电平（逻辑0）,并且在接这两个管脚的设备必须有一个大的上拉电阻，虽然在本实验中不需要焊接硬件电路，但了解这一点还是有必要的。 图一 PS/2键盘的Mini-DIN连接器在具体的实验过程中，PS/2键盘通过CLOCK管脚来控制通信方向并且充当本次实验的一个时钟管脚，DATA管脚用来收发数据，本实验中主要使用它来发送

3、数据，每按下一个键，DATA管脚发送一个数据帧，具体格式如表一所示1个起始位总是逻辑08个数据位（LSB）低位在前1个奇偶校验位奇检验1个停止位总是逻辑11个应答位仅用再主机对设备的通讯中 表一 PS/2键盘扫描码DATA管脚传输的数据是指对特定的符号的编码，采用第二套扫描码集所规定的扫描码集编码。分为通码和断码，通码是指按键接通时所发出的8位编码，断码是指按键断开时发出的16位编码。如按下A，DATA管脚就发送“1C”8位编码，当松开A时，DATA管脚发送“F01C”16位编码。本实验为了降低难度只读取了通码的8个数据位，忽略了其他数据。2 数字系统与逻辑设计实验开发板本次实验主要使用了开发

4、板的数码管部分和点阵显示部分，数码管在以前的实验中已经使用过许多次，基本功能都已掌握，这里不做过多说明。点阵显示模块点阵由8行8列一共64个发光二极管组成，如图2所示，对外一共有16个管脚，RW1ROW8,COL1COL8,分别控制8行8列，点阵一个点亮的条件是，该点所在的行为高电平，所在的列为低电平。由于采用点阵显示模块一次只能显示一行或者一列，所以要采用快速扫描方法扫描各行，利用人眼的视觉暂留现象顺利显示字母。三、硬件流程图按键数据处理SW1拨在高位数码管显示点阵显示四、软件流程及实现方法软件部分主要由三部分（四个进程）构成第一部分： 按键信息的获取，由于PS/2键盘由DATA管脚串行发送

5、数据，但我们需要的是并行数据来进行数据处理，所以首先要进行串并转换获得我们需要的数据，具体实现代码如下： if(psclk'event and psclk='0') then if(psdat='0' and read_ctr='0')then read_ctr<='1' counter<="0000" elsif (read_ctr='1') then if counter<"1001" then counter<=counter+1; da

6、ta_temp(7 downto 0)<=data_temp(8 downto 1); data_temp(8)<=psdat; else read_ctr<='0' getdat<=data_temp(7 downto 0); counter<="0000" end if; end if; end if;上述代码中采用了PS/2键盘的时钟频率作为软件的频率，目的是使接受信号的频率与发送信号的频率一致 read_ctr的作用是判断psdata的逻辑0是我们所需要的数据，还是发送数据前的0（在发送数据前会将DATA 管脚的点评拉低

7、）读取数据时我们只要8位数据位，每次读取一位数据，采用压栈的方式存进data_temp中，但是8位数据位之前会有一位起始位，通过getdat<=data_temp(7 downto 0);语句将u丢弃。第二部分，数码管显示部分根据接受到的信号，我们向led写入相应的数据来显示字符，例如，当接受到的数据位为"00011100"（对应A），则通过led<="11101110”使数码管显示字母A，但在进行数据判断之前，首先会判断choose位Choose 用来 控制数码管显示 点阵显示，当choose=1时，对应的是数码管显示。第三部分，点阵显示 这部分比较

8、复杂，如前面所说，如果想得到真个点阵显示字符的效果，必须通过快速扫描的方式，所以这部分由两部分组成，一个进程负责扫描控制，一个进程负责控制相应的字符显示 扫描控制： if (clk'event and clk='0')then if(number=8) then number<=1; else number<=number+1; end if; end if;通过赋给number相应的数据（18）来使对应的行的二极管亮灭来显示数据 显示控制： when "00011100"=> -'A' case number is

9、 when 1=>row_out<="10000000"col_out<="11101111" when 2=>row_out<="01000000"col_out<="11111111" when 3=>row_out<="00100000"col_out<="11010111" when 4=>row_out<="00010000"col_out<="11111111&q

10、uot; when 5=>row_out<="00001000"col_out<="10000011" when 6=>row_out<="00000100"col_out<="11111111" when 7=>row_out<="00000010"col_out<="01111101" when 8=>row_out<="00000001"col_out<="111111

11、11" when others=>row_out<="00000000"col_out<="11111111" end case;五、仿真波形（按键输入是A）A数码管显示的仿真译码输出是11101110是A的数码管上的译码。B点阵扫描仿真(实验结果没有仿真出来，这是别人的图)逐行显示B的译码。六、 关键技术及问题的解决方案关键技术：关键技术1：串并转换解决方案：由于PS/2键盘在发送数据之前会将DATA管脚拉低，所以当DATA管脚为0时，准备接受数据，但是由于DATA在发送有效数据时也会出现0的情况，为了区别这两种种情况，又添加了一个标志为，当DATA 在发送数据时，将其置1，当DATA 不再发送数据时，将其置零，当DATA出现0时，通过判断标志位来决定是否重新开始接受数据关键技术2：将转化得到的字母并行通码译码并在点阵上显示解决方案：主要同过快速扫描的方法 利用人眼的视觉暂留来“显示”字幕。以行为单位，逐行扫描， 程序所占资源图：七、实验心得及体会1、 关于资料信息的读取，本实验所给的实验资料很复杂，但是