课程设计(基于FPGA的数码管十进制显示).doc

中北大学 课 程 设 计 说 明 书 ? ? ? 学生姓名: 金博楠 学 号： ?0906024139 学 院: ?电子与计算机科学技术学院 专 业: ?微电子 题 目: 利用键盘控制数码管进行十进制数字显示 ? ? ? 指导教师： 崔永俊 职称: 副教授 ? ? ? ? 2012 年 6 月 22 日 目 录 1、课程设计的目的 …………………………………………………………… 1 2、课程设计内容和要求 …………………………………………………… 1 2.1、设计内容 ……………………………………………………………… 1 2.2、设计要求 ……………………………………………………………… 1 3、设计方案及实现情况 …………………………………………………… 1 3.1、设计思路 ……………………………………………………………… 1 3.2、工作原理及框图 ……………………………………………………… 1 3.3、各模块功能描述 ……………………………………………………… 3 3.4、仿真结果 ……………………………………………………………… 9 3.5、试验箱验证情况 ……………………………………………………… 10 4、课程设计总结 …………………………………………………………… 11 5、参考文献 ……………………………………………………………… 12 1、课程设计的目的 1）、学习操作数字电路设计实验开发系统，掌握数码管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 2.1、设计内容 1）、学习掌握键盘控制模块、数码管显示模块的工作原理及应用； 2）、熟练掌握VHDL编程语言，编写键盘控制模块的控制逻辑。 2.2、设计要求 1）、仿真所编写的程序，模拟验证所编写的模块功能； 2）、下载程序到芯片中，硬件验证所设置的功能，能够实现十进制数的显示； 3）、整理设计内容，编写设计说明书。 3、设计方案及实现情况 3.1、设计思路 1）、键盘不断扫描，有按键按下则输出相应信号，并且发出使能信号给处理模块。 2）、处理模块对收到的信号进行判断，决定执行什么操作，对数据进行运算。 3）、对于数字键需要移位显示，功能键要考虑优先级判断，进行倒计时操作时要能对时钟信号分频自减。 4）、专门的程序段用来不断将当前数据各位求出，译码成显示内容输给数据选择模块。 5）、数据选择模块根据扫描电路选择信号将各位数字显示出来。 3.2、工作原理及框图 1、键盘原理 键盘电路网络很像一台微缩的计算机，它拥有自己的处理器和在该处理器之间传输数据的电路，这个电路的很大一部分组成了键矩阵。键矩阵是位于键下方的一种电路网格。在所有的键盘（中，每个电路在每个按键所处的位置点下均处于断开状态。当您按下某个键时，此按键将按下了开关，从而闭合电路，使得少量电流可以通过。开关的机械作用会导致某种振动（称作回弹），处理器可以过滤掉这种振动。如果您按下某键并保持住，则处理器认为您是在反复按下该键。试验箱上的键盘可以看做是8*4的矩阵键盘（虽然外部不是），8行由38译码器选择，所以有外部sel0-2三根线控制扫描。 2、键盘中按键的判断 对于键盘中有无键按下的判断是很重要的，具体判断如下：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。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。键盘扫描模块在时钟下不断将行置零，扫描列的状态，判断按键。 3、键盘按键对应的编码 Sel2-0 Kin3-0 对应按键 000 1110 0 001 1110 1 010 1110 2 011 1110 3 110 1110 4 111 1110 5 000 1101 6 001 1101 7 Sel2-0 Kin3-0 对应按键 100 1101 8 101 1101 9 110 1011 NEXT 000 1011 LAST 111 1011 ENTER 101 1110 ESC 110 1101 A(+) 111 1101 B(-) 4、数据处理 键盘扫描模块检测到按键按下后，给下级发出使能脉冲，同时将按键信息给数据处理