单片机实验
矩阵键盘控制接口设计实验
一、实验要求:
用12 个按键开关实现如表1 所示的矩阵键盘,当按下某一键时在数码管上显示对应的键值。
二、实验目的:
了解用12 位按健输入开关来设计并实现一个3 × 4 矩阵键盘接口控制器。
了解弹跳消除电路的工作原理。
理解7 段数码管显示电路的原理。
三、硬件要求:
主芯片EPF10K10LC84-4。
可变时钟源。
12 位按键开关。
一位7 段数码管。
四、实验原理:
该实验系统中没有矩阵键盘,可以用12 位按键开关来实现矩阵键盘的功能。表1 为按键开关所对应的键值。当按键被按下时该按键的节点会呈现‘0’状态,反之为‘1’。将12 个键进行编码后就可以实现距阵键盘的功能。由于每个按键开关都是独立的,故有12 路输入,3×4 键盘有12 个键值,4位二进制数即可表示全部状态。因此,键盘编码电路为12 输入4 输出编码器。
12 个按键可分为10 个数字键和2 个功能键。数字键主要用来输入数字,功能键一般实现一些特殊用途(如确认、清除等)。4 位输出从0~9 表示10 个数字键,11 和12 表示两个功能键。弹跳消除电路:因为按键开关是机械式结构,在开关切换的瞬间会在接触点出现来回弹跳的现象,对于激活关于一般电器并不会有任何影响,但对于灵敏度较高的电路,却有可能产生错误动作而出错。跳现象产生的原因可以从图1 说明。虽然只是按下按键一次然后放开,然而实际产生的按键信号却不只跳动一次,经过取样的检查后将会造成误判,以为按键两次。
因此在开关输入信号处必须加上弹跳消除电路,避免误操作信号的发生。注意:弹跳消除电路所使用脉冲信号的频率必须要选用合适,频率太低则按键反应迟钝,频率太高则起不到消除弹跳的作用,而且消除弹跳电路设计的不同对频率也有不同的要求。
五、实验内容:
分析仿真示例程序,理解弹跳消除的实现原理。通过改变CLK 信号,理解时钟信号对弹跳消除的影响。分别把时钟调高、调低观察按键的反映情况。
六、实验连线:
实验模块如图3 所示,将CLK 时钟接低频时钟信号(建议使用100Hz 左右),KEY[11..0]接12 个按键开关,SEL[2..0]和SEG[6..0]分别接实验仪器上的7 段码的扫描输入端SEL[2..0]和显示器输入端g~a。
注:示例程序在EXAMPLE1 文件夹中,文件KCODE.GDF 为顶层文件,DEBOUNCING..VHD 为去抖动模块文件,CODE.VHD 为编码文件,SEG7.VHD位7 段码解码文件。
七、实验总结:
(1)通过仿真波形详述弹跳消除电路的工作原理,找出合适的工作频率。
(2)用多种方式来实现弹跳消除电路。
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