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键盘按键编码器基于FPGA的键盘扫描模块的设计与实现

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电子产品中,键盘是最基本的输入设备,然而在应用中都采用通用的键盘扫描器件是不现实的,需要单独设计成专用的小键盘。现代EDA(电子设计自动化)技术提供了一种很好的途径,利用VHDL硬件描述语言和FPGA器件可以很方便地构建键盘扫描模块。经过实际操作检验,该模块可以很好地对每一次按键动作进行扫描和响应,实现预先设计的功能。

  1 概述

  1.1 通用键盘和专用键盘

  在现代个人计算机系统中,一般都采用通用的标准键盘(如:标准101/102键盘或Microsoft自然PS/2键盘)来实现人与计算机之间的接口交互,所需要的各种数据和指令等信息都通过键盘来输入计算机。

  但是,在各种嵌入式系统(如手机、微波炉、电风扇等)中,所需要的键盘按键个数非常有限,通常为几个到十几个不等(而标准键盘通常为一百多个按键),并且每个按键所代表的功能含义也各不相同。所以,针对每一种嵌入式系统都应对键盘(包括键盘扫描模块和相关控制信号等)进行专门设计,结合工程实际情况充分利用该系统已有的各种资源,使所设计的键盘恰如其分地融合到嵌入式系统中,成为其不可分割的一部分。

  1.2 编

码键盘和扫描键盘

  在数字电路中,可以利用编码器实现按键键值的直接编码。将每个按键的输出信号对应连接到编码器的每个输入端,通过编码逻辑就可以在编码器的输出端得到对应每个按键的码值,早期称这种键盘为编码键盘。但是,当按键较多时数码逻辑的成本较高,直接编码的方法也不够灵括,一旦编码逻辑固定就难以更改。

  在通用键盘上或当按键数量较多时,普遍采用扫描方式产生键值。将按键连接成矩阵,每个按键位于某行、某列的交点上,如图1所示,先通过扫描方式确定按下键的行和列位,即位置码或扫描码。再查表将位置码转换为按键码值或者直接使用扫描码,有些参考书称此为“非编码键盘”。但这种名称容易让人误解为没有对应的键值,因此又称为扫描式键盘。

扫描式键盘

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