基于CPLD的矩陣鍵盤掃描模塊設計

在圖3中，①和②之間的時間為去鍵盤抖動延時，為了方便仿真，此處把延時時間設定為4個周期，實際使用時，應保持在20～30 ms左右。
2．2 鍵盤掃描與編碼輸出模塊(keycode)的功能與時序仿真
所謂鍵盤掃描，就是在鍵盤的KX端依次送入掃描碼，以便定位被按下的鍵。鍵盤編碼是對鍵盤掃描值譯碼得到按下鍵的按鍵值。
該模塊完成的功能為：在掃描時序控制碼SCode[3．．0]和CLK的下降沿控制下依次輸出4組掃描碼“0111”、“1011”、“1101”、“11 10”掃描整個鍵盤，同時記錄鍵盤的掃描值，將記錄的4組掃描值組合成一組16位的鍵盤掃描值Kscan[15．．0]，如果Kscan[15．．0]小于Kreg[15..O]，將Kscan[15．．0]保存于Kreg[15．．0]中，當所有鍵放開后，對Kreg[15．．0]譯碼產生按鍵編碼并輸出。有一個鍵按下，16位的鍵盤掃描值中有且只有一位為O，多鍵組合按下時，鍵盤掃描值中就會有多個位為‘0’，因此在鍵盤掃描過程中，記錄最小的鍵盤掃描值，使得掃描模塊不僅能夠處理單鍵，而且可以處理多鍵組合。具體工作過程說明如下：
當SCode [3．．0]=0時，KX=0000，置16位鍵盤掃描值Kscan[15．．0]和Kreg[15．．0]為全‘1’，此時無論哪一個鍵按下，都可使KY不全為‘1’，從而觸發掃描模塊工作；
當SCode[3．．0]=1或2時，KX=0111，此時圖1中K12～K15有按下的鍵時，KY對應位為‘0’，其他位為‘1’，記錄KY到鍵盤掃描碼寄存器的Kreg[15．．12]；
當SCode[3．．0]=3或4時，KX=“1011”，此時圖1中K08～K11有按下的鍵時，KY對應位為‘0’，其他位為‘1’，記錄KY到鍵盤掃描碼寄存器的Kreg[11．．8]；
當SCode[3．．0]=5或6時，KX=“1101”，此時圖1中K04～K07有按下的鍵時，KY對應位為‘0’，其他位為‘1’，記錄KY到鍵盤掃描碼寄存器的Kreg[7．．4]；
當SCode[3．．0]=7或8時，KX=“1110”，此時圖l中K00～K03有按下的鍵時，KY對應位為‘O’，其他位為‘1’，記錄KY到鍵盤掃描碼寄存器的Kreg[3．．0]；
當SCode[3．．0]=9和10時，如果Kscan[15..0]各位不全為“1”且Kscan[15..0]Kreg[15..0]，將Kscan[15．．O]保存到Kreg[15..0]；否則對Kreg[15．．0]譯碼產生按鍵編碼并輸出；
當SCode[3．．0]=11且記錄Kscan[15．．0]各位為全“1”時，產生鍵盤復位信號ReSet，結束本次鍵盤掃描。
鍵盤掃描與編碼輸出模塊的核心模塊VHDL語言實現如下：



鍵盤掃描與編碼輸出模塊的時序仿真圖如圖4所示。

2．3 鍵盤編碼輸出模塊(nread)的功能與時序仿真
在該模塊中，KeyrData的最高位KeyData(7)為鍵盤緩存狀態指示位，當KeyData(7)=‘0’時，表示鍵盤緩存中沒有按鍵碼：當KeyData(7)=‘1’時，表示鍵盤緩存中有按鍵碼等待CPU讀取。KeyData[6..0]為按下鍵的編碼。ReSet的下降沿用于將KeyVal[6..0]存入KeyData[6..0]，同時將KeyData(7)置成'1'。enKeyOut用于使能矩陣鍵盤輸出，當enKeyOut=‘1’時，允許矩陣鍵盤輸出按鍵碼；當enKeyOut=‘0’時，禁止矩陣鍵盤輸出按鍵碼。ClrKey用于清除鍵盤緩存狀態指示位KeyData(7)，當ClrKey=‘0’時，置KeyData(7)為‘O’。
鍵盤編碼輸出模塊的VHDL語言實現如下：