4x4矩阵键盘扫描例程

键盘阵列扫描输入一、实验目的1. 进一步学习并掌握Quartus II设计的方法及步骤；2. 熟悉VHDL语言电路设计方法；3. 熟悉EACF型FPGA开发板，参见6.1节；4. 学习并掌握利用VHDL描述并设计电路的方法及步骤；5. 学习并掌握键盘阵列的扫描输入的方法及实现过程。

二、实验原理键盘阵列是一个由4×4的按键开关组成的阵列，可实现16种状态的输入。

4×4按键阵列的硬件连接原理如下图所示。

4X4键盘阵列其中VCC3.3为3.3V的正电源；BUTTON为4×4共16个按键,R为电阻。

而K_H_1、K_H_2、K_H_3、K_H_4为4×4按键阵列连接到FPGA通用IO引脚的行信号；K_V_1、K_V_2、K_V_3、K_V_4为4×4按键阵列连接到FPGA通用IO引脚的列信号，如下图所示。

键盘阵列与FPGA的连接另外，连接到FPGA的行列信号圴为3.3V的LVTTL电平标准：即电压小于0.8V为低电平，高于2.0V为高电平。

通过上述4×4按键阵列的硬件连接原理图可看出，行和列信号都通过10K的电阻上拉到3.3V的电源，也就是说如果FPGA通过对应的IO引脚来读取4×4按键阵列的行和列信号，得到的全部为高电平“1”，即使按键按下时，读到的依然是高电平“1”。

那么如何在FPGA中判断4×4按键阵列中的哪个键按下呢？当然我们要实现按键输入的功能，就不能全部读取行和列的信号。

而应通过不断地输出扫描行（或列），再通过读取列（或行）的信号来判断哪个按键按下。

即：通过对4×4键盘阵列的4个行（或列）控制信号循环输出”1110、1101、1011、0111”，来驱动键盘阵列，紧接着读取相应的4个列（或行）信号。

通过读取的数据或状态来判断16个按键中哪个键被按下，并对其状态做编码输出。

此电路不停的工作，以便实时准确地获取键盘的输入状态，以供其它电路使用，从而实现了键盘阵列的扫描输入。

4X4键盘扫描程序，采用查表方式，适用于AVR单片机。

此处为4X4键盘软件部分，硬件部分设计请参照：4X4键盘扫描电路分析。

此程序对应的键盘电路为：键盘状态扫描函数/*键盘扫描函数读取当前键盘的状态有按键按下返回相应按键值无按键按下返回"0x00"*/unsigned char key_read(void){unsigned char i;DDRA = 0x00;/*获取列地址*/PORTA = 0x0F;DDRA = 0xF0;此处应加入几uS延时;i = PINA;DDRA = 0x00;/*获取行地址*/PORTA = 0xF0;DDRA = 0x0F;此处应加入几uS延时;i |= PINA;DDRA = 0x00;/*输出复位*/PORTA = 0xFF;switch (i) {/*将按键码转换成键值*/ case 0x00: return 0x00;case 0xEE: return '1';case 0xDE: return '2';case 0xBE: return '3';case 0x7E: return 'A';case 0xED: return '4';case 0xDD: return '5';case 0xBD: return '6';case 0x7D: return 'B';case 0xEB: return '7';case 0xDB: return '8';case 0xBB: return '9';case 0x7B: return 'C';case 0xE7: return '*';case 0xD7: return '0';case 0xB7: return '#';case 0x77: return 'D';default : return 0x00;}}键盘读取函数/*按键获取函数获取按键信号，其中包含有状态记录及按键去颤抖。

//4*4矩阵式键盘扫描程序module keyscan(row, col, clk, key_buf);input [3:0] col; //列线定义input clk; //150MHZoutput [3:0] row; //行线定义output [7:0] key_buf; //键值输出口reg [3:0] row;reg [7:0] key_buf; //键值输出缓冲寄存器reg [7:0] key_buf1; //键值暂存器reg [3:0] count1;reg [14:0] count2;reg [3:0] state;reg [3:0] state_temp;reg sec, en;/*********************产生5MHZ方波****************/ always@(posedge clk )beginif(count1 == 4'd15)beginsec <= ~sec;count1 <= 4'd0;endelsecount1 <= count1+1'b1;endalways@(negedge sec)beginif(en)begincase(state)/******************** 准备进入行扫描状态*************/4'd0://KEY //开始扫描beginrow[3:0] <= 4'b0000; //行线全部置零state_temp = 4'd1;state = 4'd9; //5ms消抖end/*********************扫描第一行**********************/4'd1://KEYTEMPbeginif(col[3:0] == 4'b1111) //判断是否有键按下?state = 4'd0; //没有就重新扫描elsebeginrow[3:0] <= 4'b1110;state_temp = 4'd2;state = 4'd9; //如果有就延时去抖endend/********************检测第一行键值*******************/4'd2://ROW1begincase({row[3:0],col[3:0]}) //第一行判断8'b1110_1111: //无键按下beginkey_buf1 <= 8'b1111_1111;state = 4'd3; //进入第二行扫描end8'b1110_1110: //键值1beginkey_buf1 <= 8'b1111_1110; //键值放入key_buf1state = 4'd10; //等待弹起end8'b1110_1101: //键值2beginkey_buf1 <= 8'b1111_1101;state = 4'd10;end8'b1110_1011: //键值3beginkey_buf1 <= 8'b1111_1011;state = 4'd10;end8'b1110_0111: //键值4beginkey_buf1 <= 8'b1111_0111;state = 4'd10;enddefault:beginkey_buf1 <= 8'b1111_1111;state = 4'd3; //进入第二行扫描endendcaseend/*********************第二行扫描*********************/4'd3://ROW2TEMPbeginrow[3:0] <= 4'b1101;state_temp = 4'd4;state = 4'd9;end/***********************检测第二行键值***************/4'd4://ROW2begincase({row[3:0], col[3:0]})8'b1101_1111: //若无键按下beginkey_buf1 <= 8'b1111_1111;state = 4'd5; //进入第三行扫描end8'b1101_1110: //键值5beginkey_buf1 <= 8'b1110_1111;state = 4'd10; //等待弹起end8'b1101_1101: //键值6beginkey_buf1 <= 8'b1101_1111;state = 4'd10;end8'b1101_1011: //键值7beginkey_buf1 <= 8'b1011_1111;state = 4'd10;end8'b1101_0111: //键值8beginkey_buf1 <= 8'b0111_1111;state = 4'd10;enddefault:beginkey_buf1 <= 8'b1111_1111;state = 4'd5; //进入第三行扫描endendcaseend/**********************第三行扫描********************/4'd5://ROW3TEMPbeginrow[3:0] <= 4'b1011;state_temp = 4'd6;state = 4'd9;end/*********************检测第三行键值*****************/4'd6://ROW3begincase({row[3:0], col[3:0]})8'b1011_1111: //若无键按下beginkey_buf1 <= 8'b1111_1111;state = 4'd7; //进入第四行扫描end8'b1011_1110: //键值9beginkey_buf1 <= 8'b1111_1110;state = 4'd10; //等待弹起end8'b1011_1101: //键值10beginkey_buf1 <= 8'b1111_1100;state = 4'd10;end8'b1011_1011: //键值11beginkey_buf1 <= 8'b1111_1000;state = 4'd10;end8'b1011_0111: //键值12beginkey_buf1 <= 8'b1111_0000;state = 4'd10;enddefault:beginkey_buf1 <= 8'b1111_1111;state = 4'd7; //进入第四行扫描endendcaseend/********************第四行扫描**********************/4'd7://ROW4TEMPbeginrow[3:0] <= 4'b0111;state_temp = 4'd8;state = 4'd9;end/*********************检测第四行键值******************/ 4'd8://ROW4begincase({row[3:0], col[3:0]})8'b0111_1111: //若无键按下beginkey_buf1 <= 8'b1111_1111;state = 4'd0; //重新进入扫描end8'b0111_1110: //键值13beginkey_buf1 <= 8'b1110_0000;state = 4'd10; //等待弹起end8'b0111_1101: //键值14beginkey_buf1 <= 8'b1100_0000;state = 4'd10;end8'b0111_1011: //键值15beginkey_buf1 <= 8'b1000_0000;state = 4'd10;end8'b0111_0111: //键值16beginkey_buf1 <= 8'b0000_0000;state = 4'd10;enddefault:beginkey_buf1 <= 8'b1111_1111;state = 4'd0; //重新进入扫描endendcaseend/***********************去抖延时********************/ 4'd9://DELAYbeginif(count2 ==15'd25000)beginstate = state_temp;count2 <= 0;endelsecount2 <= count2+1'b1;end/************************等待弹起******************/ 4'd10://WAITbeginif(col[3:0] == 4'b1111)beginkey_buf <= key_buf1;state <= 4'd0;endelsestate = 4'd10;endendcaseend/*******************否则，变量初始化****************/ elsebeginstate = 4'd0;count2 <= 0;key_buf <= 8'b0000_0000;row[3:0] <= 4'b0000;en <= 1;endendendmodule附：程序配套的4*4矩阵键盘电路图其中：P2.3 ~P2.0对应row[3:0];P3.7 ~P3.4对应line[3:0]。

题目名称:4×4矩阵式键盘队员：伍星刘晓峰陈仁凤摘要：本系统采用AT89S52为控制核心。

采用4X4键盘，通过8位数码管显示动态扫描0—F 16个数字。

关键词：AT89S52键盘数码管显示Abstract: This system USES AT89S52 devices as control ing 4X4 keyboard, through eight digital tube display dynamic scan 0-16 F.Keyword: AT89S52 Keyboard LED Display目录1 方案论证与比较 (3)1.1采样方法方案论证 (3)1.2处理器的选择方案论证................................................. 错误！未定义书签。

1.3周期性判别与测量方法方案论证................................. 错误！未定义书签。

2 系统设计 (3)2.1总体设计 (3)2.2单元电路设计 (5)2.2.1 前级阻抗匹配和放大电路设计 (5)2.2.2 AD转换及控制模块电路设计 (6)2.2.3 功率谱测量单元电路设计 (6)3 软件设计 (7)4系统测试 (8)5 结论 (9)参考文献： (9)附录： (9)附1：元器件明细表： (9)附2：仪器设备清单 (9)附3：电路图图纸 (10)附4：程序清单 (11)1.方案论证与比较1.1采样方法比较与选择方案一：采用FPGA作为系统主控器。

FPGA可实现各种复杂逻辑功能，规模大，集成度高，体积小，稳定性好，IO资源丰富、易于进行功能扩展，处理速度快，但适用于大规模实时性要求较高的系统，价格高，编程实现难度大。

用液晶显示器进行键盘扫描，价格偏高，程序复杂，故不选择此方案方案二: 采用Atmel公司的AT89S52单片机作为主控制器。

AT89S52是一个低功耗、高性能8位单片机，片内含8 KB Flash片内程序存储器，256 Bytes RAM，32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级，2层中断嵌套中断等。

4x4矩阵键盘识别设计班级：1221201专业：测控技术与仪器姓名：涂勇学号：2012 2012 0110指导老师：钟念兵东华理工大学2016年1月1日摘要随着21世纪的到来，电子信息行业将是人类社会的高科技行业之一，电子式设施现代化的基础，也是人类通往科技巅峰的直通路。

电子行业的发展从长远来看很重要，但最主要的还是科技问题。

矩阵式键盘提高效率进行按键操作管理有效方法，它可以提高系统准确性，有利于资源的节约，降低对操作者本身素质的要求。

是它能准时、实时、高效地显示按键信息，以提高工作效率和资源利用率。

矩阵式键盘乃是当今使用最为广泛的键盘模式，该系统以N个端口连接控制N*N 个按键，显示在LED数码管上。

单片机控制依据这是键盘显示系统，该系统可以对不同的按键进行实时显示，其核心是单片机和键盘矩阵电路部分，主要对按键与显示电路的关系、矩阵式技术及设备系统的硬件、软件等各个部分进行实现。

4*4矩阵式键盘采用STM32嵌入式微处理器为核心，主要由矩阵式键盘电路、硬件电路、显示电路等组成，软件选用C语言编程。

STM32将检测到的按键信号转换成数字量，显示于LED显示器上。

该系统灵活性强，易于操作，可靠性高，将会有更广阔的开发前景。

目录第一章：系统功能要求-------------------------------------------------------- 1.1 4*4 矩阵式键盘系统概述------------------------------------------------ 1.2 本设计任务和主要容--------------------------------------------------- 第二章：系统硬件电路的设计------------------------------------------------2.1 硬件系统主要思路和电路原理图- --------------------------------------2.2 硬件上键盘规划- --------------------------------------------------------- 第三章：系统程序的设计------------------------------------------------------3.1 程序的编写步骤-----------------------------------------------------------3.2 编写的源程序-------------------------------------------------------------- 第四章：心得体会---------------------------------------------------------------第一章：系统功能要求1.1 4*4 矩阵式键盘系统概述利用STM32对4*4矩阵键盘进行动态扫描，当有按键盘的键时，可将相应按键值（0~F）实时显示在数码管上。

4*4矩阵键盘扫描汇编程序(基于51单片机)// 程序名称：4-4keyscan.asm;// 程序用途：4*4矩阵键盘扫描检测;// 功能描述：扫描键盘，确定按键值。

程序不支持双键同时按下，;// 如果发生双键同时按下时，程序将只识别其中先扫描的按键;// 程序入口：void;// 程序出口：KEYNAME，包含按键信息、按键有效信息、当前按键状态;//================================================================== ====PROC KEYCHKKEYNAME DATA 40H ;按键名称存储单元;(b7-b5纪录按键状态，b4位为有效位，;b3-b0纪录按键)KEYRTIME DATA 43H ;重复按键时间间隔SIGNAL DATA 50H ;提示信号时间存储单元KEY EQU P3 ;键盘接口(必须完整I/O口) KEYPL EQU P0.6 ;指示灯接口RTIME EQU 30 ;重复按键输入等待时间KEYCHK:;//=============按键检测程序========================================= ====MOV KEY,#0FH ;送扫描信号MOV A,KEY ;读按键状态CJNE A,#0FH,NEXT1 ;ACC<=0FH; CLR C ;Acc等于0FH，则CY为0，无须置0NEXT1:; SETB C ;Acc不等于0FH，则ACC必小于0 FH，;CY为1，无须置1MOV A,KEYNAMEANL KEYNAME,#1FH ;按键名称屏蔽高三位RRC A ;ACC带CY右移一位，纪录当前按键状态ANL A,#0E0H ;屏蔽低五位ORL KEYNAME,A ;保留按键状态;//=============判别按键状态，决定是否执行按键扫描=================== =====CJNE A,#0C0H,NEXT2 ;110按键稳定闭合，调用按键检测子程序SJMP KEYSCANNEXT2:CJNE A,#0E0H,NEXT3 ;111按键长闭合，重复输入允许判断SJMP WAITNEXT3:CJNE A,#0A0H,EXIT ;101干扰，当111长闭合处理ORL KEYNAME,#0E0HWAIT:MOV A,KEYRTIMEJNZ EXIT ;时间没到，退出;//=============键盘扫描程序========================================= =====KEYSCAN:MOV R1,#0 ;初始化列地址MOV R3,#11110111B ;初始化扫描码LOOP:MOV A,R3RL AMOV R3,A ;保留扫描码MOV KEY,A ;送扫描码MOV A,KEY ;读键盘ORL A,#0F0H ;屏蔽高四位CJNE A,#0FFH,NEXT31 ;A不等于FFH，说明该列有按键动作INC R1 ;列地址加1,准备扫描下一列CJNE R1,#4,LOOP ;列地址不等于4，扫描下一列SJMP EXIT ;没有按键，退出;//=============按键判断对应位等于零，说明该行有按键按下============= =====NEXT31:JB ACC.0,NEXT32MOV R2,#0 ;第0行有按键SJMP NEXT5NEXT32:JB ACC.1,NEXT33MOV R2,#1 ;第1行有按键SJMP NEXT5NEXT33:JB ACC.2,NEXT34MOV R2,#2 ;第2行有按键SJMP NEXT5NEXT34:MOV R2,#3 ;第3行有按键NEXT5: ;计算按键地址MOV A,R1RL ARL A ;列地址乘4(每列对应4行)ADD A,R2 ;加行地址MOV DPTR,#KEYTABMOVC A,@A+DPTRANL KEYNAME,#0E0HORL KEYNAME,A ;送按键(送值的时候已经置按键有效)MOV KEYRTIME,#RTIME ;送重复按键等待时间CLR KEYPL ;打开指示灯MOV SIGNAL,#10 ;送信号提示时间(每次按键闪10 0ms)EXIT:MOV KEY,#0FFH ;置键盘接口高电平RET ;退出;//=============按键名称表=========================================== =====KEYTAB:DB 1AH ;扫描码0，对应A ************************************ ******DB 1BH ;扫描码1，对应B ** **DB 1CH ;扫描码2，对应C ** I/O口 PX.4 PX.5 PX.6 PX.7 **DB 1DH ;扫描码3，对应D ** **DB 11H ;扫描码4，对应1 ** PX.0 A(0) 1(4) 2(8) 3 (C) **DB 14H ;扫描码5，对应4 ** **DB 17H ;扫描码6，对应7 ** PX.1 B(1) 4(5) 5(9) 6 (D) **DB 1EH ;扫描码7，对应E ** **DB 12H ;扫描码8，对应2 ** PX.2 C(2) 7(6) 8(A) 9 (E) **DB 15H ;扫描码9，对应5 ** **DB 18H ;扫描码A，对应8 ** PX.3 D(3) E(7) 0(B) F(F) **DB 10H ;扫描码B，对应0 ** **DB 13H ;扫描码C，对应3 ************************************ ******DB 16H ;扫描码D，对应6DB 19H ;扫描码E，对应9DB 1FH ;扫描码F，对应FEND第二种解法ORG 0000HSTART: MOV R0,#00H ;初始化程序，开始的延时是为了使硬件能够准备好DJNZ R0,$LOOP: MOV SP,#60HCALL KEYDISPLAY:MOV A,R4MOV DPTR,#TABLE ;定义字形表的起始地址MOVC A,@A+DPTR ;TABLE为表的起始地址MOV P2,ASJMP LOOP;子程序内容，P1口的低四位为行线，高四位为列线KEY: PUSH PSWPUSH ACCMOV P1,#0F0H ;令所有的行为低电平，全扫描字-P1.0-P1.3,列为输入方式;这一段只是验证有键按下，并不能判断是哪一行MOV R7,#0FFH ;设置计数常数，作为延时KEY1: DJNZ R7, KEY1MOV A,P1 ;读取P1口的列值ANL A,#0F0H ;判别有键值按下吗(当有键按下时，P1口的高四位就不全为1了，底四位还是都为0的);这个地方进行相或的原因，是因为要把底四位的0000变成1111，以便下一步进行求反ORL A,#0FH //这个地方原版上没有，这是又加了，如果不加的的话，是不对的********CPL A ;求反后，有高电平就有键按下JZ EKEY;累加器为0则转移(意为求反后本来全为0的，如果有键按下时，求反后高四位就有1了)，退出LCALL DEL20ms ;有键按下，进行处理;下面进行行行扫描，1行1行扫SKEY: MOV A,#00HMOV R0,A ;R0作为行计数器，开始初值为0MOV R1,A ;R1作为列计数器，开始初值为0MOV R2,#0FEH ;R2作为扫描暂存字，开始初值为1111 1110，（第四位作为行扫描字）SKEY2: MOV A,R2MOV P1,A ;输出行扫描字，1111 1110NOPNOPNOP ;3个NOP操作使P1口输出稳定MOV A,P1 ;读列值（和开始一样）MOV R1,A ;暂存列值（第一次为**** 1110，既高四位有一位"可能"会为0）ANL A,#0F0H ;取高四位，ORL A,#0FH ;使第四位全部置1CPL ABIAOZHI:JNZ SKEY3 ;累加器为非0则转移指令（意思是判断到按键在这一行），转去处理INC R0 ;如果按键没在这一行，行计数器加1SETB C ;进位标志位加1，为了在左移的时候开始的低位0不在出现在低（循环一圈后）MOV A,R2RLC A ;带进位左移1位（形成下一行扫描字，再次扫描）MOV R2,AMOV A,R0;把加1后的行计数器R0和总共扫描次数（4次比较）CJNE A,#04H,SKEY2 ;(扫描完了么)书本上这个地方也有错误，书本上写的是：SKEY1AJMP EKEY ;如果没有的话，退出;有键按下后行扫描过后，此为确列行SKEY3: MOV A,R1 ;JNB ACC.4,SKEY5 ;直接寻址位为0咋转移指令JNB ACC.5,SKEY6JNB ACC.6,SKEY7JNB ACC.7,SKEY8AJMP EKEY //我自己感觉到这命令没有用处SKEY5: MOV A,#00H ;存0列号MOV R3,AAJMP DKEYSKEY6: MOV A,#01H ;存1列号MOV R3,AAJMP DKEYSKEY7: MOV A,#02H ;存2列号MOV R3,AAJMP DKEYSKEY8: MOV A,#03H ;存3列号MOV R3,AAJMP DKEY;取出具体的行号，再加上列号，最终确认按键的号码DKEY: //MOV R4,#00HMOV A,R0MOV B,#04HMUL AB ;让行号*4，第四位放在A中（总共就4行，相乘后一定<16,也就是只有第四位有值）ADD A,R3 ;让行号和列号相加，最终确认任按键的具体号MOV R4,AEKEY: POP ACCPOP PSWRET ;按键扫描处理函数DEL20ms:MOV R7,#2DL2: MOV R6,#18DL1: MOV R5,#255DJNZ R5,$DJNZ R6,DL1DJNZ R7,DL2RET;此为共阴极数码管的数字表TABLE: DB 3FH ;0DB 06H ;1DB 5BH ;2DB 4FH ;3DB 66H ;4DB 6DH ;5DB 7DH ;6DB 27H ;7DB 7FH ;8DB 6FH ;9DB 77HDB 7CHDB 39HDB 5EHDB 79HDB 71HEND第三种PIC单片机键盘扫描汇编程序;本程序用于PIC外接键盘的识别，通过汇编程序，使按下K1键时第一个数码管显示1，按下K2键时第一;个数码管上显示2，按下K3键时第一个数码管上显示3，按下K4键时第一个数码管上显示4，;汇编程序对键盘的扫描采用查询方式LIST P=18F458INCLUDE "P18F458.INC";所用的寄存器JIANR EQU 0X20FLAG EQU JIANR+1 ;标志寄存器DEYH EQU JIANR+2DEYL EQU JIANR+3F0 EQU 0 ;FLAG的第0位定义为F0ORG 0X00GOTO MAINORG 0X30;*************以下为键盘码值转换表****************** CONVERT ADDWF PCL，1RETLW 0XC0 ;0，显示段码与具体的硬件连接有关RETLW 0XF9 ;1RETLW 0XA4 ;2RETLW 0XB0 ;3RETLW 0X99 ;4RETLW 0X92 ;5RETLW 0X82 ;6RETLW 0XD8 ;7RETLW 0X80 ;8RETLW 0X90 ;9RETLW 0X88 ;ARETLW 0X83 ;BRETLW 0XC6 ;CRETLW 0XA1 ;DRETLW 0X86 ;ERETLW 0X8E ;FRETLW 0X7F ;"."RETLW 0XBF ;"-"RETLW 0X89 ;HRETLW 0XFF ;DARKRETURN;***************PIC键盘扫描汇编程序初始化子程序***************** INITIALBCF TRISA，5 ;置RA5为输出方式，以输出锁存信号BCF TRISB，1BCF TRISA，3BCF TRISE，0BCF TRISE，1BSF TRISB，4 ;设置与键盘有关的各口的输入输出方式BCF TRISC，5BCF TRISC，3 ;设置SCK与SDO为输出方式BCF INTCON，GIE ;关闭所有中断LW 0XC0WF SSPSTAT ;设置SSPSTAT寄存器LW 0X30WF SSPCON1 ;设置SPI的控制方式，允许SSP方式，并且时钟下降;沿发送数据，与"74HC595当其SCLK从低到高电平;跳变时，串行输入数据(DI)移入寄存器"的特点相对应LW 0X01WF JIANR ;显示值寄存器（复用为键值寄存器）赋初值CLRF FLAG ;清除标志寄存器RETURN ;返回;**************显示子程序*****************DISPLAYCLRF PORTAWF SSPBUFAGAINBTFSS PIR1，SSPIFGOTO AGAINNOPBCF PIR1，SSPIFBSF PORTA，5 ;详细的程序语句请参考 pic教程语句部分，可在首页搜索。

44键盘扫描实验实验目的1、学习HDL程序的基本设计技巧；2、掌握矩阵键盘的扫描原理和使用方法。

Verilog程序:module hex_keypad(Col,Code,show,show1,count,scan,clock,Row); output[3:0] Code,Col,count; //定义列信号Col、行列信号共同决定的输出代码Code、以及计数变量count output[7:0] show,show1; //定义七段显示变量show、show1 input[3:0] Row; //定义输入行信号Rowinput scan; //定义数码管选择信号scaninput clock; //定义时钟信号clockreg[3:0] Col,Code,count; //将输出信号定义为reg型reg[7:0] show,show1;reg[1:0] cn; //定义reg型变量cn,用于计数reg reset,count_up,count_down; //定义变量reset用于计数清零,count_up开始加计数,count_down开始减计数reg[15:0] times1,times2; //定义变量times1、times2用于决定开始计数的时间assign scan=1'b1; //将数码管选择信号赋值为1always@(posedge clock) //产生列信号if(cn==4)cn<=0; elsecn<=cn+1;always@(cn)case(cn)2'b00:Col=4'b1110;2'b01:Col=4'b1101;2'b10:Col=4'b1011;2'b11:Col=4'b0111;endcasealways@(posedge clock) //行列信号共同决定输出代码Code case({Row,Col})8'b1110_1110:Code=4'h0;8'b1110_1101:Code=4'h1;8'b1110_1011:Code=4'h2;8'b1110_0111:Code=4'h3;8'b1101_1110:Code=4'h4;8'b1101_1101:Code=4'h5;8'b1101_1011:Code=4'h6;8'b1101_0111:Code=4'h7;8'b1011_1110:Code=4'h8;8'b1011_1101:Code=4'h9;8'b1011_1011:Code=4'hA;8'b1011_0111:Code=4'hB;8'b0111_1110:Code=4'hC;8'b0111_1101:Code=4'hD;8'b0111_1011:Code=4'hE;8'b0111_0111:Code=4'hF;endcasealways@(posedge clock) //由输出Code决定数码管的显示,七段用十六进制数表示case(Code[3:0])4'h0:show=8'hFC;4'h1:show=8'h60;4'h2:show=8'hDA;4'h3:show=8'hF2;4'h4:show=8'h66;4'h5:show=8'hB6;4'h6:show=8'h3E;4'h7:show=8'hE0;4'h8:show=8'hFE;4'h9:show=8'hE6;4'hA:show=8'hEE;4'hB:show=8'hCE;4'hC:show=8'h9C;4'hD:show=8'h7A;4'hE:show=8'h9E;4'hF:show=8'h8E;endcasealways@(posedge clock) //加减计数case(Code)4'h0:begin reset=1;count_up=0;count_down=0;end //按0键时清零4'hE:begin count_up=1;count_down=0;end //按E键加计数4'hF:begin count_down=1;count_up=0;end //按F键减计数default: begin count_down=0;count_up=0;reset=0; end //按其它键不计数endcasealways@(posedge clock)if(times1==1000) times1<=101; else if (count_up) times1<=times1+1;always@(posedge clock)if(times2==1000) times2<=101; else if (count_down) times2<=times2+1; always@(posedge clock)if(reset)count<=4'h0; elseif (times1>100&&Code==4'hE) //加计数begincount<=count+4'b1;if (count==4'h9) count<=4'h0;endelseif (times2>100&&Code==4'hF) //减计数begincount<=count-4'b1;if (count==4'h0) count<=4'h9;endalways@(posedge clock) //计数显示case(count[3:0])4'h0:show1=8'hFC;4'h1:show1=8'h60;4'h2:show1=8'hDA;4'h3:show1=8'hF2;4'h4:show1=8'h66;4'h5:show1=8'hB6;4'h6:show1=8'h3E;4'h7:show1=8'hE0;4'h8:show1=8'hFE;4'h9:show1=8'hE6;endcaseendmodule仿真波形：Col、Row、Code、show、show[17..10]为十六进制显示，times1、times2、count为十进制显示当Code为F(即按F键)时，show显示8E即F，表明此时按下的是F 键。

键盘程序假设P2.0-P2.3为H0-H3，P2.4-P2.7为L0-L3 （列) L0 L1 L2 L3(行) H0 0 1 2 3H1 4 5 6 7H2 8 9 A BH3 C D E F首先，行为P2口的低四位，而列为高四位。

P0口为数码管输出口。

第一种思路就是逐行逐列判断法。

#include<reg51.h>#include<intrins.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar code table[17] = {0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0xbf};//八段数码管对应0-F值. uchar temp;void Delay_1ms(uint i)//1ms延时{uint x, j;for(j=0;j<i;j++)for(x=0;x<=148;x++);}void delay()//消除按键抖动延时{int i,j;for(i=0; i<=10; i++)for(j=0; j<=2; j++);}uchar Keyscan(void){uchar i,j,row,col;temp=P2&0xf0;for(i=0; i<4; i++){if(!(temp&(0x10<<i)))row=i;}P2=0x0f;temp=P2&0x0f;for(j=0; j<4; j++){if(!(temp&(0x01<<j)))col=j;}return (row+col*4);}void Main(void){uchar Key_Value=16; //读出的键值uchar i=0;while(1){P2 = 0xf0;temp=P2;if(temp != 0xf0){Delay_1ms(80); //按键消抖if(temp != 0xf0){Key_Value = Keyscan();}Delay_1ms(350); //按键消抖}P0 = table[Key_Value];//P0口输出数据到数码管}次读取结果组合起来就可以得到当前按键的特征编码。

二、设计内容1、本设计利用各种器件设计，并利用原理图将8255单元与键盘及数码管显示单元连接，扫描键盘输入，最后将扫描结果送入数码管显示。

键盘采用4*4键盘，每个数码管可以显示0-F共16个数。

将键盘编号，记作0-F，当没按下其中一个键时，将该按键对应的编号在一个数码管上显示出来，当在按下一个键时，便将这个按键的编号在下一个数码管上显示，数码管上可以显示最近6次按下的按键编号。

设计并实现一4×4键盘的接口，并在两个数码管上显示键盘所在的行与列。

三、问题分析及方案的提出4×4键盘的每个按键均和单片机的P1口的两条相连。

若没有按键按下时，单片机P1口读得的引脚电平为“1”；若某一按键被按下，则该键所对应的端口线变为地电平。

单片机定时对P1口进行程序查询，即可发现键盘上是否有按键按下以及哪个按键被按下。

实现4×4键盘的接口需要用到单片机并编写相应的程序来识别键盘的十六个按键中哪个按键被按下。

因为此题目还要求将被按下的按键显示出来，因此可以用两个数码管来分别显示被按下的按键的行与列表示任意一个十六进制数)分别表示键盘的第二行、第三行、第四行;0xXE、0xXD、0xXB、0xX7(X表示任意一个十六进制数)则分别表示键盘的第一列、第二列、第三列和第四列。

例如0xD7是键盘的第二行第四列的按键对于数码管的连接，采用了共阳极的接法，其下拉电阻应保证芯片不会因为电流过大而烧坏。

五、电路设计及功能说明4×4键盘的十六个按键分成四行四列分别于P1端口的八条I/O数据线相连；两个七段数码管分别与单片机的P0口和P2口的低七位I/O数据线相连。

数码管采用共阳极的接法，所以需要下拉电阻来分流。

结合软件程序，即可实现4×4键盘的接口及显示的设计。

当按下键盘其中的一个按键时，数码管上会显示出该按键在4×4键盘上的行值和列值。

所以实现了数码管显示按键位置的功能四、设计思路及原因对于4×4键盘，共有十六个按键。

4x4键盘的程序有扫描法与线反法，但我个人认为用线反法较好，用扫描法得依次扫描所有行或列，如果用线反法就简单多了。

先使键盘的行置为低、列置为高（或列置为高、行置为低），接着读回端口的值。

比如：如果使用P0为键盘接口就先使低四位为低、高四位为高即P0=0xf0然后就读回P0口的值赋给一个变量，a=P0;紧接就给行列赋相反的值行置为高、列置为低（或列置为低、行置为高）即P0=0x0f然后就读回再与a运算就能得到唯一的识别码下面的程序就是用线反写一个4x4键盘识别程序：#include<AT89X52.H>#include<delay.h>#define KEY_SCAN P1#define uchar unsigned char//char num;/********************************//*函数名称：KEY_DOWN() *//*函数功能：延时子函数 *//*参数：无 *//*返回：返回1或0 *//*备注：1表示有键按下，0则无*//********************************/bit KEY_DOWN(){KEY_SCAN=0x0f; //先给键盘口赋个初值if(KEY_SCAN!=0x0f) //判断是有按键按下，即KEY_SCAN不等于初值时有键按下{delayms(10); //消抖if(KEY_SCAN!=0x0f) //再次判断是否真有键按下return 1; //真有就返回1没有返回零elsereturn 0;}elsereturn 0;}/********************************//*函数名称：SCAN_GET() *//*函数功能：键盘值函数 *//*参数：无 *//*返回：返回1或0 *//*备注：无 *//********************************/uchar SCAN_GET(){char button;uchar key_code;button=KEY_SCAN;KEY_SCAN=0xf0;button=(button|KEY_SCAN);while(KEY_SCAN!=0xf0);delayms(10);switch(button){case 0xd7: key_code='1';break;case 0xdb: key_code='2';break;case 0xdd: key_code='3';break;case 0xb7: key_code='4';break;case 0xbb: key_code='5';break;case 0xbd: key_code='6';break;case 0x77: key_code='7';break;case 0x7b: key_code='8';break;case 0x7d: key_code='9';break;case 0xeb: key_code='0';break;case 0xee: key_code=0xee;break;default : break;}return key_code;}////////////////////////////////////////////////////////////// //此程序是上两个程序结合的/********************************//*函数名称：Key_Get() *//*函数功能：键盘扫描函数 *//*参数：无 *//*返回：无 *//*备注：无 *//********************************/void Key_Get(){char button;KEY_SCAN=0x0f;if(KEY_SCAN!=0x0f){delayms(5);if(KEY_SCAN!=0x0f)button=KEY_SCAN;KEY_SCAN=0xf0;button=(button|KEY_SCAN);while(KEY_SCAN!=0xf0);switch(button){case 0xd7: num='1';P0=0x00;break; case 0xdb: num='2';P0=0x0f;break; case 0xdd: num='3';break;case 0xb7: num='4';break;case 0xbb: num='5';break;case 0xbd: num='6';break;case 0x77: num='7';break;case 0x7b: num='8';break;case 0x7d: num='9';break;case 0xeb: num='0';break;case 0xe7: num='a';break;case 0xed: num='b';break;case 0xee: num='c';break;case 0xde: num='d';break;case 0xbe: num='e';break;case 0x7e: num='f';break;default : break;}}}}qinglei120713的分享分享矩阵键盘C51程序(4*4)(来自互联网) 1111111111111111111111111111111111111111111111 11111111111111111111111111111111111111#include <reg51.h>#include <intrins.h>#define key_port P0 //键盘接口定义sbit key_port_0=key_port^0;sbit key_port_1=key_port^1;sbit key_port_2=key_port^2;sbit key_port_3=key_port^3;/*******************************STC89C59 单片机一毫秒延时函数*******************************/void delay_ms(unsigned int ms){unsigned int i,j;for( i=0;i<ms;i++)for(j=0;j<332;j++); //1947是STC89C58在22.1184MHz晶振下，通过软件仿真反复实验得到的数值}/**************************串口发送一个字符**************************/void com_send_dat( unsigned char dat){SBUF=dat;while (TI== 0);TI= 0 ;}/**************************串口初始化**************************/void init_com( void ){SCON=0x50 ; //SCON: serail mode 1, 8-bit UART, enable ucvr //UART为模式1，8位数据，允许接收TMOD|=0x20 ; //TMOD: timer 1, mode 2, 8-bit reload //定时器1为模式2,8位自动重装TH1=0xfa ; //Baud:19200 fosc="22.1184MHzTL1=0xfa;PCON|=0x80; //SMOD=1;波特率加倍;ES=1; //Enable Serial InterruptTR1 = 1 ; // timer 1 run}/**************************键盘扫描函数**************************/unsigned char keyscan(void){unsigned char key,i;unsigned char co de key_table[16]={0xee,0xed,0xeb,0xe7,0xde,0xdd,0xdb,0xd7,0xbe,0xbd,0x bb,0xb7,0x7e,0x7d,0x7b,0x77};key_port=0x0f; //确定行列位置if(key_port==0x0f)return(0);//无键按下返回0delay_ms(10); //调用延时函数，目的是去前沿键抖。

P1外接4x4键盘的反转法扫描（V4扦测程序无错但有三处警告）2009-11-07 10:53;----------------------------------------------------------------------------------------P1口外接4×4按键，常用的读出键值的方法有“查表法”和“反转法”。

查表法的程序最为简短，但是稍多占用一点存储空间；反转法的程序执行速度最快，只是要求接口是双向的。

下面分别给出了使用查表法和反转法读取键值的程序。

;----------------------------------------------------------------------------------------#include <reg51.h>#include <intrins.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned char/************************************************** ************* 名称：Key_Tab()* 功能：P1外接4×4按键, 按照查表法读出键值* 返回：按键值0~15/如无键按下, 返回16***************************************************************/uchar Key_Tab(void){uchar code K_Tab[4][4] = {0xee, 0xde, 0xbe, 0x7e, 0xed, 0xdd, 0xbd, 0x7d,0xeb, 0xdb, 0xbb, 0x7b, 0xe7, 0xd7, 0xb7, 0x77};uchar temp1 = 0xfe, temp2, i, j;for(i = 0; i < 4; i++) { //扫描低四位P1 = temp1; //输出一行0temp2 = P1; //马上就读入if((temp2 & 0xf0) != 0xf0) { //如果有键按下for(j = 0; j < 4; j++) //就扫描高四位if(temp2 == K_Tab[i][j]) //查表return i * 4 + j; //查到了就返回按键的数值}else temp1 = _crol_(temp1, 1);}return 16; //没有查到，返回按键松开的代码} //呵呵，实质性的语句不过9行，就是这么简练！;----------------------------------------------------------------------------------------/************************************************** ************* 名称：KeyRvs()* 功能：P1外接4×4按键, 按照反转法读出键值* 输出：按键值0~15/如无键按下, 返回16*************************************************** ************/uchar KeyRvs(void){uchar temH, temL, key;P1 = 0xf0; temH = P1;//低四位先输出0；读入，高四位含有按键信息P1 = 0x0f; temL = P1;//然后反转输出0；读入，低四位含有按键信息//-----------------------------------------------------//两次读入的时间间隔，必须尽量的小，以尽量避免按键状态发生变化//有些人给出的程序，就没有注重这些，有些程序甚至还有间隔几个毫秒的！//要知道，按键是会抖动的，夜长梦多，真不知道读出些什么！//呵呵，做而论道给出的这个程序，读键的准确性最高。

键盘是单片机常用输入设备，在按键数量较多时，为了节省I/O口等单片机资源，一般采取扫描的方式来识别到底是哪一个键被按下。

即通过确定被按下的键处在哪一行哪一列来确定该键的位置，获取键值以启动相应的功能程序。

4*4矩阵键盘的结构如图1（实物参考见万用板矩阵键盘制作技巧）。

在本例中，矩阵键盘的四列依次接到单片机的P1.0~P1.3，四行依次接到单片机的P1.4~P1.7；同时，将列线上拉，通过10K电阻接电源。

查找哪个按键被按下的方法为：一个一个地查找。

先第一行输出0，检查列线是否非全高；否则第二行输出0，检查列线是否非全高；否则第三行输出0，检查列线是否非全高；如果某行输出0时，查到列线非全高，则该行有按键按下；根据第几行线输出0与第几列线读入为0，即可判断在具体什么位置的按键按下。

下面是具体程序：1 / 2void Check_Key(void){unsigned char row,col,tmp1,tmp2;tmp1 = 0x10; //tmp1用来设置P1口的输出，取反后使P1.4~P1.7中有一个为0for(row=0;row<4;row++) // 行检测{P1 = 0x0f; // 先将p1.4~P1.7置高P1 =~tmp1; // 使P1.4~p1.7中有一个为0tmp1*=2; // tmp1左移一位if ((P1 & 0x0f) < 0x0f) // 检测P1.0~P1.3中是否有一位为0，只要有，则说明此行有键按下，进入列检测{tmp2 = 0x01; // tmp2用于检测出哪一列为0for(col =0;col<4;col++) // 列检测{if((P1 & tmp2)==0x00) // 该列如果为低电平则可以判定为该列{key_val =key_Map[ row*4 +col ]; // 获取键值，识别按键；key_Map为按键的定义表return; // 退出循环}tmp2*=2; // tmp2左移一位}}}} //结束这是一种比较经典的矩阵键盘识别方法，实现起来较为简单，程序短小精炼。

//4x4矩阵键盘扫描例程(C51)//使用P0口上的LED灯显示键盘扫描得到的键值//===============#include<reg51.h> //51系列单片机头文件#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define key_4x4_port P3 //定义4x4键盘使用的单片机端口uchar key; //存放扫描得到的键值void delayms(uint xms); //声明延时子程序void key_4x4_scan(); //声明4x4键盘扫描子程序，得到的键值送全局变量key //=====================void main(){P0=0xff; //P0开机初始化Key=0xff; //键盘值开机初始化为ff(检测到的键值应为0-15)while(1){key_4x4_scan(); //不停调用键盘扫描子程序P0=key; //用P0来显示键值}}//========================void delayms(uint xms) //延时子程序{ uint i, j;for (i=xms; i>0; i--)for (j-110; j>0; j--);}//======================void key_4x4_scan() //4x4键盘扫描子程序，得到的键值送全局变量key{ uchar temp;key_4x4_port=0xfe; //送出P3.0位0电平去扫描temp= key_4x4_port; //读出整个口得到的值temp=temp&0xf0; //屏蔽低4位if (temp!=0xf0) //假如高4位不全是1{ delayms(10); // 延时消抖再读temp=key_4x4_port;temp=temp&0xf0;if (temp!=0xf0) //消抖后如果再次高4位确定不是全1{ temp=key_4x4_port; //读出此次按键的值switch(temp){ case 0xee;key=0; break;case 0xde;key=1; break;case 0xbe;key=2; break;case 0x7e;key=3; break;}while(temp!=0xf0) //等待按键放开{ temp=key_4x4_port;temp=temp&0xf0;}}}//====次高位送0==========key_4x4_port=0xfd; //送出P3.1位0电平去扫描temp= key_4x4_port; //读出整个口得到的值temp=temp&0xf0; //屏蔽低4位if (temp!=0xf0) //假如高4位不全是1{ delayms(10); // 延时消抖再读temp=key_4x4_port;temp=temp&0xf0;if (temp!=0xf0) //消抖后如果再次高4位确定不是全1{ temp=key_4x4_port; //读出此次按键的值switch(temp){ case 0xed;key=4; break;case 0xdd;key=5; break;case 0xbd;key=6; break;case 0x7d;key=7; break;}while(temp!=0xf0) //等待按键放开{ temp=key_4x4_port;temp=temp&0xf0;}}}//====第3高位送0==========key_4x4_port=0xfb; //送出P3.2位0电平去扫描temp= key_4x4_port; //读出整个口得到的值temp=temp&0xf0; //屏蔽低4位if (temp!=0xf0) //假如高4位不全是1{ delayms(10); // 延时消抖再读temp=key_4x4_port;temp=temp&0xf0;if (temp!=0xf0) //消抖后如果再次高4位确定不是全1{ temp=key_4x4_port; //读出此次按键的值switch(temp){ case 0xeb;key=8; break;case 0xdb;key=9; break;case 0xbb;key=10; break;case 0x7b;key=11; break;}while(temp!=0xf0) //等待按键放开{ temp=key_4x4_port;temp=temp&0xf0;}}}//====第4高位送0==========key_4x4_port=0xf7; //送出P3.3位0电平去扫描temp= key_4x4_port; //读出整个口得到的值temp=temp&0xf0; //屏蔽低4位if (temp!=0xf0) //假如高4位不全是1{ delayms(10); // 延时消抖再读temp=key_4x4_port;temp=temp&0xf0;if (temp!=0xf0) //消抖后如果再次高4位确定不是全1{ temp=key_4x4_port; //读出此次按键的值switch(temp){ case 0xe7;key=12; break;case 0xd7;key=13; break;case 0xb7;key=14; break;case 0x77;key=15; break;}while(temp!=0xf0) //等待按键放开{ temp=key_4x4_port;temp=temp&0xf0;}}}}//==========End。

#include <reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define LCDDATA P0 //数码管数据端口定义#define LCDCS P2 //数码管位选端口定义#define KEYDATA P1 //矩阵键盘接口定义uchar key; //定义键值为全局变量uchar dis_buf; //显示缓存uchar disp_num[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90};//显示数据列表0---9//功能:延时1毫秒//入口参数:x//出口参数:无void Delay_xms(uint x){uint i,j;for(i=0;i<x;i++)for(j=0;j<112;j++);}//关闭数码管显示，当Q0~Q3均为高电平时，三极管均截止，无电流流过数码管，显示被关闭void tube_off(void){LCDCS|=0xf0;}//数码管数据显示//入口参数:x为需要显示的数据，addr为数码管地址即第几位数码管void tube_disp(uchar addr,uchar x){LCDDATA=disp_num[x];//将显示数据送P0口switch(addr){case 1: //选通第1位数码管LCDCS&=0xef;break;case 2: //选通第2位数码管LCDCS&=0xdf;break;case 3: //选通第3位数码管LCDCS&=0xbf;break;case 4: //选通第4位数码管LCDCS&=0x7f;break;}Delay_xms(2);tube_off();}//键扫描子程序void keyscan(void){uchar temp=0,key=0;KEYDATA=0xF0; //高四位输入行为高电平列为低电平Delay_xms(1);temp=KEYDA TA; //读P1口temp=temp&0xF0; //屏蔽低四位temp=~((temp>>4)|0xF0);if(temp==1) // P1.4 被拉低key=0;else if(temp==2) // P1.5 被拉低key=1;else if(temp==4) // P1.6 被拉低key=2;else if(temp==8) // P1.7 被拉低key=3;elsekey=16;KEYDATA=0x0F; //低四位输入列为高电平行为低电平Delay_xms(1);temp=KEYDA TA; //读P1口temp=temp&0x0F;temp=~(temp|0xF0);if(temp==1)key=key+12;else if(temp==2) // P1.1 被拉低key=key+8;else if(temp==4) // P1.2 被拉低key=key+4;else if(temp==8) // P1.3 被拉低key=key+0;elsekey=16;if(key<16){dis_buf = key; //键值入显示缓存}}//判断键是否按下uchar keydown(void){uchar key_flag;KEYDATA=0xf0;if(KEYDATA!=0xf0){key_flag=1;}else{key_flag=0;}return key_flag;}//定时器中断函数void Timer2() interrupt 5 //定时器2是5号中断{uchar shiwei,gewei;TF2=0;shiwei=dis_buf%100/10;tube_disp(3,shiwei);//第3位数码管显示"十位"gewei=dis_buf%10;tube_disp(4,gewei); //第4位数码管显示"个位"}//定时器2初始化void Init_timer2(void){RCAP2H=0xb1;//赋T2初始值0xb1e0，溢出50次为1秒,则每次溢出时间为1/50=0.02s RCAP2L=0xe0;TR2=1; //启动定时器2ET2=1; //打开定时器2中断EA=1; //打开总中断}//主函数void main(void){Delay_xms(50);//等待系统稳定Init_timer2();//定时器2初始化P2=0xFF; //置P2口tube_off(); //关闭数码管显示while(1){if(keydown()){Delay_xms(20);if(keydown()){keyscan();}}}}。

2014 ~ 2015学年第1 学期《数字系统设计》大作业题目：4×4阵列键盘键信号检测电路设计专业：电子信息工程班级：姓名：指导教师：电气工程学院2015 年12月摘要人类文明已进入到高度发达的信息化社会。

信息化社会的发展离不开电子信息产品开发技术、产品品质的提高和进步。

电子信息产品随着科学技术的进步，其电子器件和设计方法更新换代的速度日新月异。

实现这种进步的主要原因就是电子设计技术和电子制造技术的发展，其核心就是电子设计自动化（EDA，Electronic Design Automation）技术，EDA技术的发展和推广应用又极大地推动了电子信息产业的发展。

为保证电子系统设计的速度和质量，适应“第一时间推出产品”的设计要求，EDA技术正逐渐成为不可缺少的一项先进技术和重要工具。

目前，在国内电子技术教学和产业界的技术推广中已形成“EDA热”,完全可以说，掌握EDA技术是电子信息类专业学生、工程技术人员所必备的基本能力和技能。

本设计主要利用VHDL硬件描述语言在EDA平台xilinx.ise.7.1i上设计一个4×4阵列键盘扫描电路，将行扫描信号输入阵列键盘，读取列信号的值，输出按键编码，从而判断出按键按下的位置。

并且使用Modelsim软件进行模拟仿真，下载到EDA实验箱进行硬件验证。

关键词：EDA VHDL语言 4×4阵列键盘扫描目录《数字系统设计》 (1)数字系统设计.............................................................................. 错误！未定义书签。

摘要 (2)关键词：EDA VHDL语言 4×4阵列键盘扫描 (2)1、实验目的 (4)2、实验要求 (4)3、实验原理 (4)4、总体框图 (5)4.1.1方案一 (5)4.1.2方案二 (5)4.2设计思路 (6)5、功能模块介绍 (8)5.1键盘消抖模块 (8)5.2键盘模块 (8)5.3VHDL部分程序 (8)6、实验结果 (10)6.1综合电路图 (10)6.2时序仿真 (11)1、实验目的（1）通过常见基本组合逻辑电路的设计，熟悉EDA设计流程；（2）熟悉文本输入及仿真步骤；（3）掌握VHDL设计实体的基本结构及文字规则；（4）理解硬件描述语言和具体电路的映射关系；（5）用VHDL设计一个能识别4×4阵列键盘的实用电路。

4×4矩阵键盘原理及其在单片机中的简单应用基于Proteus仿真1、4×4矩阵键盘的工作原理如下图所示，4×4矩阵键盘由4条行线和4条列线组成，行线接P3.0－P3.3，列线接P3.4－P3.7，按键位于每条行线和列线的交叉点上。

按键的识别可采用行扫描法和线反转法，这里采用简单的线反转法，只需三步。

第一步，执行程序使X0~X3均为低电平，此时读取各列线Y0~Y3的状态即可知道是否有键按下。

当无键按下时，各行线与各列线相互断开，各列线仍保持为高电平；当有键按下时，则相应的行线与列线通过该按键相连，该列线就变为低电平，此时读取Y0Y1Y2Y3的状态，得到列码。

第二步，执行程序使Y0~Y3均为低电平，当有键按下时，X0~X3中有一条行线为低电平，其余行线为高电平，读取X0X1X2X3的状态，得到行码。

第三步，将第一步得到的列码和第二步得到的行码拼合成被按键的位置码，即Y0Y1Y2Y3X0X1X2X3（因为行线和列线各有一条为低电平，其余为高电平，所以位置码低四位和高四位分别只有一位低电平，其余为高电平）。

也就是说，当某个键按下时，该键两端所对应的行线和列线为低电平，其余行线和列线为高电平。

比如，当0键按下时，行线X0和列线Y0为低电平，其余行列线为高电平，于是可以得到0键的位置码Y0Y1Y2Y3X0X1X2X3为01110111，即0X77。

当5键按下时，行线X1和列线Y1为低电平，其余行列线为高电平，于是可得到5键的位置码Y0Y1Y2Y3X0X1X2X3为10111011，即0XBB。

全部矩阵键盘的位置码如下：2、4×4矩阵键盘在单片机的简单应用举例（一）如下图所示，运行程序时，按下任一按键，数码管会显示它在矩阵键盘上的序号0~F，并且蜂鸣器发出声音，模拟按键的声音。

此处采用线反转法识别按键。

C程序如下：#include<reg51.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit buzzer=P1^0;uchar code dis[]= //0~9，A~F的共阳显示代码{0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0X88,0X83,0XC6,0XA1,0X86,0X8E};uchar code tab[]= //矩阵键盘按键位置码{0x77,0xb7,0xd7,0xe7,0x7b,0xbb,0xdb,0xeb,0x7d,0xbd,0xdd,0xed,0x7e,0xbe,0xde,0xee};void delay(uint x) //延时函数{uchar i;while(x--)for(i=0;i<120;i++);}uchar scan() //矩阵键盘扫描函数，得到按键号，采用线反转法{uchar a,b,c,i;P3=0XF0; //P3口输出11110000a=P3; //读取列码delay(10); //防抖延时10msP3=0X0F; //P3口输出00001111b=P3; //读取行码c=a+b; //得到位置码for(i=0;i<16;i++)if(c==tab[i])return i; //查表得到按键序号并返回return -1; //无按键，则返回-1}void beep() //蜂鸣器发出声音，模拟按键的声音{ uchar i;for(i=0;i<100;i++){buzzer=~buzzer;delay(1);}buzzer=0;}void main(){uchar key;buzzer=0; //关闭蜂鸣器while(1){key=scan(); //得到按键号if(key!=-1) //有按键则显示，并且蜂鸣器发出声音{P0=dis[key];beep();delay(100);}}}Proteus仿真运行结果如下：3、4×4矩阵键盘在单片机的简单应用举例（二）如下图所示，运行程序时，按下的按键键值越大，点亮的LED灯越多，例如，按下1号键时，点亮一只LED灯，按下2号键时，点亮两只LED灯，按下16号键时，点亮全部LED 灯。