基于VHDL的矩阵键盘及显示电路设计
1 矩阵键盘及显示电路设计思路
矩阵键盘及显示电路能够将机械式4×4矩阵键盘的按键值依次显示到8个7段数码管上，每次新的按键值显示在最右端的第O号数码管上，原有第0～6号数码管显示的数值整体左移到第1～7号数码管上显示，见图1。总体而言，矩阵键盘及显示电路的设计可分为4个部分：
(1)矩阵键盘的行及列的扫描控制和译码。该设计所使用的键盘是通过将列扫描信号作为输入信号，控制行扫描信号输出，然后根据行及列的扫描结果进行译码。
(2)机械式按键的防抖设计。由于机械式按键在按下和弹起的过程中均有5～10ms的信号抖动时间，在信号抖动时间内无法有效判断按键值，因此按键的防抖设计是非常关键的，也是该设计的一个重点。
(3)按键数值的移位寄存。由于该设计需要在8个数码管上依次显示前后共8次按键的数值，因此对已有数据的存储和调用也是该设计的重点所在。
(4)数码管的扫描和译码显示。由于该设计使用了8个数码管，因此需要对每个数码管进行扫描控制，并根据按键值对每个数码管进行7段数码管的译码显示。
2 矩阵键盘及显示电路的实现
本文所设计的矩阵键盘及显示电路的电路符号如图2所示。其中，clk为时钟信号输入端(频率可为1 024～32 768Hz);start为清零控制端;kbrow为列扫描信号输入端;kbeol为行扫描信号输出端;scan为数码管地址扫描信号输出端;seg7为数码管显示信号输出端。
限于篇幅，在此不详述所设计矩阵键盘及显示电路的全部VHDL代码，只对部分重要代码段落进行详细说明。
如图1所示，全部代码由7个进程(process)组成。其中，进程P1和P2用于对列扫描输入信号kbrow进行读取，并通过或非运算产生行扫描使能控制信号en对行扫描输出信号kbcol进行控制，并生成一个与kbcol对应的状态信号state。若没有按键被按下(即kbrow="0000")，则en= '1'，行扫描输出信号kbcol不断循环扫描各行;若有按键被按下，en=‘O’，则行扫描停止，并锁存当前kbcol的值。进程P1和P2的代码如下：
