1、.1. 模塊描述 該模塊能夠直接驅(qū)動(dòng)8個(gè)共陰式（或8個(gè)共陽(yáng)式）數(shù)碼管位（或64只獨(dú)立的LED），同時(shí)還可以掃描管理多達(dá)64只按鍵。其中有8只按鍵還可以作為功能鍵使用，如同電腦鍵盤上的Ctrl、Shift、Alt 鍵一樣。2. 模塊總體設(shè)計(jì)2.1總體實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu) 圖1：鍵盤掃描及LED驅(qū)動(dòng)模塊結(jié)構(gòu)圖2.2 總體實(shí)現(xiàn)描述 timedistribute模塊為displayctrl和keyscan模塊分配工作時(shí)間，并控制interface模塊雙向端口的輸入輸出的轉(zhuǎn)換。 displayctrl模塊根據(jù)dpram提供的顯示數(shù)據(jù)及要掃描的數(shù)碼管的個(gè)數(shù)scannum提供相應(yīng)的顯示控制信號(hào)及顯示數(shù)據(jù)。 keysca

2、n模塊完成對(duì)鍵盤的掃描及對(duì)功能鍵、普通鍵及連擊次數(shù)、按鍵鍵值的判斷。2.3 接口信號(hào)定義 序號(hào)信號(hào)名位寬I/O描述1dpram0dpram764I對(duì)應(yīng)的8個(gè)數(shù)碼管的數(shù)據(jù)。2scannum3I要顯示的數(shù)碼管的個(gè)數(shù)。3sel8O數(shù)碼管的位選信號(hào)。4dt8O數(shù)碼管的顯示數(shù)據(jù)5p_wr1O寄存器PressKey和RepeatCnt的寫信號(hào)。6presskey8O普通按鍵的鍵值。當(dāng)掃描到有普通按鍵按下時(shí)，輸出按鍵鍵值，結(jié)果將存于鍵值寄存器PressKey中。7repeatcnt8O普通鍵的連擊次數(shù)。當(dāng)普通按鍵連續(xù)按下時(shí)，輸出按鍵的連擊次數(shù)，結(jié)果將存于連擊次數(shù)計(jì)數(shù)器RepeatCnt中。8function

3、key8O功能鍵的狀態(tài)。每一位對(duì)應(yīng)一個(gè)功能鍵（F7F0），第0位（LSB）對(duì)應(yīng)F0，第1位對(duì)應(yīng)F1，依次類推，第7位（MSB）對(duì)應(yīng)F7。某一功能鍵被按下時(shí)，相應(yīng)的功能鍵寄存器FunctionKey對(duì)應(yīng)的位就清零。9f_wr1O寄存器FunctionKey寫使能信號(hào)。10flashswh8I數(shù)碼管位的閃爍和不閃爍狀態(tài)。例：當(dāng)FlashSwth.0設(shè)置為1時(shí)，則對(duì)應(yīng)的管位0處于閃爍狀態(tài)；若設(shè)置為0時(shí)，該管位不閃爍。（FlashSwth.7FlashSwth.0 對(duì)應(yīng) DIG7DIG0）。11flashfreq8I數(shù)碼管閃爍頻率和占空比。高4 位表示閃爍時(shí)亮的持續(xù)時(shí)間，低4 位表示閃爍時(shí)滅的持續(xù)時(shí)間

4、。FlashFreq的1個(gè)單位相當(dāng)于256ms（亮和滅的時(shí)間范圍為116，0000B相當(dāng)1個(gè)時(shí)間單位）。12chg1ODig端口的控制信號(hào)。13kin8I掃描輸入信號(hào)。14kout_data1O掃描輸出信號(hào)。15kout_sel8OSeg端口控制信號(hào)。3. 模塊劃分 該部分電路可劃分為三個(gè)部分：timedistribute（時(shí)間分配模塊）、displayctrl（顯示控制模塊）、keyscan（鍵盤掃描模塊）。1.timedistribute模塊完成的基本功能 分配displayctrl模塊和keyscan模塊的工作時(shí)間； 提供端口復(fù)用的控制信號(hào)； 2.displayctrl模塊完成的基本功能

5、 分析掃描數(shù)碼管的個(gè)數(shù)，然后為要顯示的數(shù)碼管分配掃描時(shí)間； 產(chǎn)生數(shù)碼管顯示控制信號(hào)，并選擇相應(yīng)的顯示數(shù)據(jù)； 分析閃爍信息，控制數(shù)碼管閃爍顯示；3.keyscan模塊完成的基本功能 在系統(tǒng)分配的時(shí)間內(nèi)完成鍵盤的掃描，并檢測(cè)掃描結(jié)果； 消除按鍵抖動(dòng)的影響； 分析判斷按鍵是普通按鍵還是功能鍵； 判斷按鍵鍵值及連擊的次數(shù)； 提供產(chǎn)生的按鍵信息數(shù)據(jù)有效信號(hào)；4. 分模塊實(shí)現(xiàn)4.1 timedistribute模塊實(shí)現(xiàn) 該模塊將系統(tǒng)時(shí)間分為兩部分，一部分模塊displayctrl工作，另一部分模塊keyscan工作，其中1ms中keyscan工作時(shí)間為8us，其余時(shí)間displayctrl工作；產(chǎn)生控制端

6、口復(fù)用的控制信號(hào)。 該模塊實(shí)際上就是一個(gè)分頻器，將系統(tǒng)1MHz時(shí)鐘分為所需要的時(shí)鐘頻率（1KHz）。具體實(shí)現(xiàn)略。4.2displayctrl模塊實(shí)現(xiàn) 該模塊產(chǎn)生數(shù)碼管的顯示控制信號(hào)及選擇相應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)。4.2.1 接口信號(hào)定義序號(hào)信號(hào)名位寬I/O描述1dpram64I8個(gè)數(shù)碼管64個(gè)管段的顯示數(shù)據(jù)。2scannum3I顯示數(shù)碼管的個(gè)數(shù)。3en1I控制信號(hào)，為1時(shí)工作，為0時(shí)不工作。4clk1I工作時(shí)鐘。5res1I系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)。6sel8O數(shù)碼管顯示控制信號(hào)。7dt8O數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)。 8flashswh8I數(shù)碼管位的閃爍和不閃爍狀態(tài)。例：當(dāng)FlashSwth.0設(shè)置為1時(shí)，則對(duì)應(yīng)的管位0處于

7、閃爍狀態(tài)；若設(shè)置為0時(shí)，該管位不閃爍。（FlashSwth.7FlashSwth.0 對(duì)應(yīng) DIG7DIG0）。 9flashfreq8I數(shù)碼管閃爍頻率和占空比。高4 位表示閃爍時(shí)亮的持續(xù)時(shí)間，低4 位表示閃爍時(shí)滅的持續(xù)時(shí)間。FlashFreq的1個(gè)單位相當(dāng)于256ms（亮和滅的時(shí)間范圍為116，0000B相當(dāng)1個(gè)時(shí)間單位）。4.2.2displayctrl詳細(xì)設(shè)計(jì) 該模塊的電路結(jié)構(gòu)框圖如下： 圖2：displayctrl模塊結(jié)構(gòu)圖 圖中，state_reg是當(dāng)前狀態(tài)寄存器，存儲(chǔ)當(dāng)前的狀態(tài)，當(dāng)res無(wú)效且en有效時(shí)，在時(shí)鐘的上升沿將下一個(gè)狀態(tài)存入當(dāng)前狀態(tài)；可變頻信號(hào)發(fā)生器課產(chǎn)生flashfre

8、q指示的頻率和占空比的信號(hào)；其他的模塊如next_state、dig_ctrl、lg_c和data_sel都是組合電路，他們的邏輯描述如下：1、 next_state的邏輯： Scannum=000 y0=0；y1y7=1； Scannum=001 y1=0；y0y7=1； Scannum=010 y2=0；y0y7=1； Scannum=011 y3=0；y0y7=1； Scannum=100 y4=0；y0y7=1； Scannum=101 y5=0；y0y7=1； Scannum=110 y6=0；y0y7=1； Scannum=111 y7=0；y0y6=1； 圖3：displayct

9、rl模塊狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖注：s0s7表示當(dāng)前狀態(tài)。2、 dig_ctrl的邏輯： s0：dig=11111110；s1：dig=11111101； s2：dig=11111011；s3：dig=11110111； s4：dig=11101111；s5：dig=11011111； s6：dig=10111111；s7：dig=01111111；3、 data_sel的邏輯： s0：seg=dpram0；s1=flashswh0s1：seg=dpram1；s1=flashswh1 s2：seg=dpram2；s1=flashswh2s3：seg=dpram3；s1=flashswh3 s4：seg=dp

10、ram4；s1=flashswh4s5：seg=dpram5；s1=flashswh5 s6：seg=dpram6；s1=flashswh6s7：seg=dpram7；s1=flashswh7注：dpram0=dpram7:0,dpram1=dpram15:8.dpram7=dpram63:56。4、 lg_c的邏輯： 圖4：lg_c電路邏輯實(shí)現(xiàn)圖4.3 keyscan模塊的實(shí)現(xiàn)4.3.1總體實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu) 該模塊主要完成鍵盤掃描、按鍵去抖動(dòng)、連擊判斷、按鍵識(shí)別等功能，該模塊系統(tǒng)框圖如下： 圖5： keyscan模塊結(jié)構(gòu)框圖 掃描電路產(chǎn)生逐行掃描信號(hào)，對(duì)鍵盤進(jìn)行逐行掃描，同時(shí)將掃描的結(jié)果及產(chǎn)生相關(guān)的

11、控制信號(hào)給按鍵識(shí)別電路；按鍵識(shí)別電路根據(jù)掃描電路傳遞來(lái)的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)消除抖動(dòng)處理后產(chǎn)生按鍵信息數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)有效的標(biāo)志信號(hào)。4.3.2接口信號(hào)定義序號(hào)信號(hào)名位寬I/O描述1en1I工作使能信號(hào)。2res1I系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)。3clk3I工作時(shí)鐘；電路工作時(shí)需3個(gè)頻率的時(shí)鐘，均有外部提供。4kin8I掃描結(jié)果輸入端口。5kout_data1O掃描輸出數(shù)據(jù)端口。 6p_wr1OPressKey、RepeatCnt寄存器的寫使能信號(hào)。 7presskey8O普通按鍵的鍵值。當(dāng)掃描到有普通按鍵按下時(shí)，輸出按鍵鍵值，結(jié)果將存于鍵值寄存器PressKey中。 8repeatcnt8O普通鍵的連擊次數(shù)。當(dāng)普通按鍵連續(xù)

12、按下時(shí)，輸出按鍵的連擊次數(shù)，結(jié)果將存于連擊次數(shù)計(jì)數(shù)器RepeatCnt中。9functionkey8O功能鍵的狀態(tài)。每一位對(duì)應(yīng)一個(gè)功能鍵（F7F0），第0位（LSB）對(duì)應(yīng)F0，第1位對(duì)應(yīng)F1，依次類推，第7位（MSB）對(duì)應(yīng)F7。某一功能鍵被按下時(shí)，相應(yīng)的功能鍵寄存器FunctionKey對(duì)應(yīng)的位就清零。16f_wr1O寄存器FunctionKey的寫使能信號(hào)。17kout_sel8O頂層端口Seg轉(zhuǎn)換控制信號(hào)。4.3.3詳細(xì)設(shè)計(jì) 本模塊又可以分為兩個(gè)模塊：掃描電路及按鍵識(shí)別電路。下面分模塊詳細(xì)介紹各模塊的實(shí)現(xiàn)。1、 掃描電路 該模塊主要完成的任務(wù)：1.產(chǎn)生掃描信號(hào)；2.分析掃描結(jié)果按鍵信息數(shù)據(jù)

13、（keymes0keymes7）。1）接口信號(hào)定義序號(hào)信號(hào)名位寬I/O描述1kin8I掃描輸入數(shù)據(jù)。2kout_data1O掃描數(shù)據(jù)輸出；該電路工作時(shí)輸出0，不工作是輸出1。3kmes8O掃描到的按鍵信息。4clk1I工作時(shí)鐘。5res1I系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)。6en1I工作使能信號(hào)。 7pf_w1O寄存器寫信號(hào)，0時(shí)寫入pressreg，1時(shí)寫入functionreg。 8kout_sel8O頂層端口Seg轉(zhuǎn)換控制信號(hào)。2）該模塊的結(jié)構(gòu)電路圖 圖6： 掃描電路結(jié)構(gòu)框圖3） 詳細(xì)實(shí)現(xiàn)描述A.掃描信號(hào) 這部分電路的工作邏輯描述如下：當(dāng)res有效時(shí)，電路被復(fù)位，復(fù)位時(shí)kout_data=1；否則en有效時(shí)

14、kout_data=0，kout_sel輸出頂層雙向端口Seg的控制信號(hào)（其控制邏輯將在后面描述），p_w為pressreg的寫信號(hào)，即在對(duì)普通鍵的一次掃描結(jié)束后將本次掃描結(jié)果寫入pressreg中，f_w為功能鍵寫使能信號(hào)，f_w=0時(shí)keymes將寫入functionreg中，為1時(shí)將寫入scanreg（掃描數(shù)據(jù)暫存寄存器）中，state為掃描行信息。kout_sel的邏輯描述：state=000：kout_sel=01111111state=001：kout_sel=10111111state=010：kout_sel=11011111state=011：kout_sel=1110111

15、1state=100：kout_sel=11110111state=101：kout_sel=11111011state=110：kout_sel=11111101state=111：kout_sel=11111110B.數(shù)選器的實(shí)現(xiàn)略。C.編碼器 編碼器這部分電路時(shí)組合電路，主要用來(lái)產(chǎn)生第二次掃描的行掃描信號(hào)和掃描到的普通按鍵的按鍵信息pkd（pkd為8bit，低四位為按鍵的列信息，高四位為行信息）。 這部分的主要邏輯為：當(dāng)kin7:0為FFH時(shí)（無(wú)按鍵按下）輸出scmes、pdk為00H；當(dāng)有按鍵按下時(shí)對(duì)按鍵信息進(jìn)行編碼，編碼格式為：pdk的編碼原則為：低四位為按鍵的列信息，高四位為行信息

16、；當(dāng)按下按鍵為多個(gè)時(shí)（即0的個(gè)數(shù)有2個(gè)以上），只對(duì)優(yōu)先級(jí)最高的進(jìn)行編碼。scmes的編碼原則為：它的編碼只與kin7:0有關(guān)，有按鍵按下則為按下按鍵行的掃描信號(hào)，如由kin7:0知第二行和第四行同時(shí)有按鍵按下，則輸出第二行的掃描信號(hào)scmes=FDH；沒(méi)按鍵按下scmes=FFH，即不掃描任何行。2、按鍵識(shí)別電路1）該電路的主要功能 該電路主要完成按鍵識(shí)別工作，包括消除按鍵的抖動(dòng)、記錄普通按鍵的連擊次數(shù)、普通按鍵的鍵值、功能按鍵的狀態(tài)及產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)。2）接口信號(hào)定義序號(hào)信號(hào)名位寬I/O描述1en1I工作使能信號(hào)。2res1I系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)。3clk1I工作時(shí)鐘。4kmes8I檢測(cè)到的按下按

17、鍵的信息。 5presskey8O普通按鍵的鍵值。當(dāng)掃描到有普通按鍵按下時(shí)，輸出按鍵鍵值，結(jié)果將存于鍵值寄存器PressKey中。 6repeatcnt8O普通鍵的連擊次數(shù)。當(dāng)普通按鍵連續(xù)按下時(shí)，輸出按鍵的連擊次數(shù)，結(jié)果將存于連擊次數(shù)計(jì)數(shù)器RepeatCnt中。7functionkey8O功能鍵的狀態(tài)。每一位對(duì)應(yīng)一個(gè)功能鍵（F7F0），第0位（LSB）對(duì)應(yīng)F0，第1位對(duì)應(yīng)F1，依次類推，第7位（MSB）對(duì)應(yīng)F7。某一功能鍵被按下時(shí)，相應(yīng)的功能鍵寄存器FunctionKey對(duì)應(yīng)的位就清零。8f_wr1O寄存器FunctionKey的寫使能信號(hào)。9p_wr1OPressKey、RepeatCnt寄

18、存器的寫使能信號(hào)。 10f_w1I寄存器寫信號(hào)，0時(shí)寫入functionregreg，1時(shí)寫入scanreg。 11p_w1I一次掃描結(jié)束信號(hào)，0為有效值。3） 寄存器說(shuō)明 普通鍵信息寄存器pressreg（8bit）：用來(lái)暫存檢測(cè)到的普通按鍵的鍵值信息。 標(biāo)志寄存器flag(8bit)：第0bit為普通按鍵消除抖動(dòng)后的狀態(tài)，為1表示按鍵按下， 0表示按鍵沒(méi)按下；第1bit為普通鍵信息寄存器pressreg狀態(tài)標(biāo)志位，0表示寄存器中沒(méi)數(shù)據(jù)，1表示有數(shù)據(jù)。 功能鍵狀態(tài)寄存器functionreg（8bit）：暫存每次掃描到的功能鍵的狀態(tài)。 掃描數(shù)據(jù)暫存寄存器scanreg（8bit）：暫存一次掃

19、描的中掃描到的普通按鍵的鍵值信息，在一次掃描結(jié)束后，將其中的數(shù)據(jù)寫入pressreg中。 4） 電路實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu) 圖7：按鍵識(shí)別電路結(jié)構(gòu)圖 圖中pressreg、flag、functionreg、scanreg是8位的寄存器（其功能請(qǐng)參照寄存器說(shuō)明）；pscancnt用來(lái)記錄presseg里記錄的按鍵連續(xù)被掃描到的次數(shù)；keynum產(chǎn)生按下按鍵的鍵值；repeat用來(lái)記錄pressreg中按鍵的連擊的次數(shù);f_cnt記錄每個(gè)功能鍵按下?tīng)顟B(tài)持續(xù)的時(shí)間，分析記錄結(jié)果后產(chǎn)生功能鍵的狀態(tài)信息；ctrl是pressreg和pscancnt的控制中心，對(duì)相關(guān)信息分析后產(chǎn)生對(duì)其的控制信號(hào)。5） 各部分的詳細(xì)設(shè)計(jì) A. ctrl詳細(xì)設(shè)計(jì) 圖8：ctrl電路實(shí)現(xiàn)邏輯圖 圖中cmp為比較器，sdata比pdata小，則s1輸出0，否則輸出1；相等時(shí)s2輸出0，否則輸出1；ps_lg的邏輯描述如下：c_en=0：fd0=0,p_w=0,s2=0；fd0=1,p_w=0,s2=1；c_clr=0：p_w=0,s2=1；p_w=0,s3=0；B. pa