基于ＣＰＬＤ的鍵盤接口電路

[摘要] 本設(shè)計是用VHDL語言來實現(xiàn)的基于RS232按位串行通信總線的行列式矩陣鍵盤接口電路，具有復(fù)位和串行數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送功能，根據(jù)發(fā)光二極管led0—led2的顯示狀態(tài)可判斷芯片的工作情況；實現(xiàn)所有電路功能的程序均是在美國ALTERA公司生產(chǎn)的具有現(xiàn)場可編程功能的芯片EPM7128SLC84-15上調(diào)試通過的。該電路的設(shè)計貼近生活，實用性強，制成芯片后可作為一般的PC機鍵盤與主機的接口使用。

[關(guān)鍵詞] CPLD VHDL 鍵盤接口

一、引言

1.通過動態(tài)掃描來判斷是否有鍵按下。

2.將鍵值轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的ASCII碼值。

3.在時鐘脈沖的作用實現(xiàn)串行數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送。

二、設(shè)計方案分析

1.動態(tài)掃描原理。(1)依次使列線scan0—scan7輸出0電平，檢查行線retn0—retn7的電平狀態(tài)。如果行線retn0—retn7的電平全為高電平，表示沒鍵按下。如果retn0—retn7上的電平不全為高電平，表示有鍵按下。(2)如果沒鍵按下，就返回掃描。有鍵按下則進行逐行掃描，找出閉合鍵的鍵號。其過程是：先使scan0=0，scan1—scan7=1，檢測retn0—retn7上的電平，如果retn=0，則表示第一行第一列的鍵被按下，如果retn1=0，則表示第二行第二列的鍵被按下，其他依次類推；如果retn0—retn7均不為0，則表示這一列沒鍵按下；然后再使scan1=0，檢測第二列按鍵，這樣一直循環(huán)下去，知道把閉合的鍵找到為止。

當有鍵按下時，根據(jù)該時刻的scan值和retn值就可判斷按下的是哪一個鍵。

2.芯片內(nèi)部模塊框圖

三、模塊設(shè)計

1.數(shù)據(jù)接收模塊框圖

該模塊實現(xiàn)對串行數(shù)據(jù)的接收記數(shù)和串并變換的控制功能。

reset復(fù)位輸入端;clk時鐘輸入端;rxd串行數(shù)據(jù)接收端; led[2..0]輸出按下鍵對應(yīng)的ASCII碼值的低三位去驅(qū)動發(fā)光二極管。

串行數(shù)據(jù)接收控制單元：將串行數(shù)據(jù)接收計數(shù)器設(shè)置位一個6位計數(shù)器，高4位為sh_r，低2位為sl_r，利用該計數(shù)器的狀態(tài)實現(xiàn)串行數(shù)據(jù)的同步控制和記數(shù)控制。

串并轉(zhuǎn)換電路單元：從RXD端接收的串行數(shù)據(jù)進經(jīng)過串并變換后，將其低三位經(jīng)LED輸出端輸出，驅(qū)動發(fā)光二極管LED0，LED1，LED2發(fā)光，從而顯示接收端RXD的每個數(shù)據(jù)的低三位。當每個數(shù)據(jù)的低三位相同時，顯示狀態(tài)就不變化，否則就出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象，以此來檢查芯片的工作情況。

2.行編碼，列記數(shù)譯碼模塊框圖

該模塊實現(xiàn)行輸入數(shù)據(jù)的編碼、列掃描信號的記數(shù)、列值的譯碼功能。

行編碼電路單元：正常工作時，列掃描信號sanc按列掃描，如果掃描到只有一個按鍵按下時，則相應(yīng)的行掃描信號從rent0至rent7輸入行編碼電路，經(jīng)過編碼后的3位行編碼信號由renc0至renc3輸出；當由兩個鍵同時按下時，行號低的位具有高優(yōu)先級，優(yōu)先編碼；如果沒有按鍵按下則rent=11111111.

列掃描記數(shù)電路單元：列記數(shù)器為一個6位計數(shù)器，對列掃描進行狀態(tài)和記數(shù)控制；該計數(shù)器由行輸入信號retn控制，當retn=\"11111111\"時，即沒有按鍵按下時，列計數(shù)器對列掃描循環(huán)記數(shù)，進行加1操作；一旦有鍵按下，則記數(shù)輸出信號scnt被鎖定為該時刻的記數(shù)值并保持不變，經(jīng)譯碼后形成列掃描輸出信號scan。

3.發(fā)送模塊框圖

該模塊實現(xiàn)對發(fā)送計數(shù)器狀態(tài)，以及記數(shù)的控制，將鍵值轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的ASCII碼并發(fā)送的功能。

根據(jù)是否有鍵按下來決定是否啟動發(fā)送計數(shù)器。當有鍵按下時，發(fā)送計數(shù)器被啟動記數(shù)，然后將此時retn和scan的狀態(tài)通過查表轉(zhuǎn)換變成該鍵對應(yīng)的ASCII碼發(fā)送出去，但只有當按鍵離開以后才能進入下一個數(shù)據(jù)的發(fā)送準備狀態(tài)。

參考文獻:

[1]邢立軍:微型計算機接口技術(shù). 機械工業(yè)出版社.2004.8

[2]周志光:單片機技術(shù)與應(yīng)用. 中南大學出版社.2005.8

[3]房小翠:單片微型計算機與機電接口技術(shù).國防工業(yè)出版社2002.3