FPGA矩阵键盘课程设计
fpga课程设计
fpga课程设计一、课程介绍：fpga课程设计是一门针对电子工程与计算机科学专业高年级本科生或研究生的专业课程。
其目的是使学生掌握FPGA的基本原理、设计和应用技能，培养学生解决实际工程问题的能力。
课程将理论学习与实践操作相结合，使学生能够深入了解FPGA技术，并在实际项目中应用FPGA进行数字电路设计。
通过本课程的学习，学生将具备以下能力：1.理解FPGA的基本原理和工作机制；2.熟练使用FPGA设计软件进行数字电路的设计和仿真；3.掌握FPGA硬件描述语言（如VHDL或Verilog）的编程方法；4.具备在实际项目中应用FPGA解决工程问题的能力。
随着现代电子技术的快速发展，FPGA（现场可编程门阵列）技术在数字电路设计领域得到了广泛应用。
作为一种高度集成的可编程硬件设备，FPGA具有灵活性高、开发周期短和成本低等优点，使得它在通信、工业控制、医疗设备等领域具有广泛的应用前景。
为了适应这一技术发展趋势，培养具有实际工程能力的优秀人才，我校特开设此门课程，使学生能够紧跟时代步伐，掌握前沿技术。
二、学习者分析：本课程的目标学员为电子工程与计算机科学专业的高年级本科生、研究生，以及其他对FPGA技术感兴趣的学生。
学员具备一定的数字电路基础知识，对硬件描述语言有一定的了解。
学员应具备以下先备知识：1.数字电路基本原理，如逻辑门、触发器、计数器等；2.计算机组成原理，如CPU、内存、接口等；3.硬件描述语言（如VHDL或Verilog）的基本语法和编程方法；4.微电子学基础知识，如半导体器件、集成电路等。
三、学习目标：1.掌握FPGA的基本原理、工作机制和应用领域；2.了解FPGA设计流程，包括需求分析、逻辑设计、仿真验证、硬件实现等；3.熟悉FPGA硬件描述语言的编程方法和技巧。
4.能够使用FPGA设计软件进行数字电路的设计和仿真；5.能够运用FPGA硬件描述语言编写符合要求的数字电路模块；6.具备在实际项目中应用FPGA解决工程问题的能力。
矩阵键盘程序设计
矩阵键盘程序设计矩阵键盘程序设计1.引言2.矩阵键盘的工作原理矩阵键盘由多行多列的按键组成，每个按键都与行线和列线相交。
当按下某一个按键时，行线和列线会形成一个闭合电路，通过这个闭合电路来传递按键的信号。
通过扫描行线和列线的状态，可以确定用户按下了哪个按键。
3.矩阵键盘的程序设计在程序设计中，需要初始化矩阵键盘的引脚配置，即将每个行线和列线连接到相应的引脚上。
然后，通过循环扫描行线和列线的状态，判断用户是否按下了某个按键。
一般情况下，矩阵键盘的扫描速度比较快，可以采用中断的方式来进行扫描，提高响应速度。
以下是一个简单的矩阵键盘程序设计示例：import RPi.GPIO as GPIO初始化引脚配置row_pins = [11, 13, 15, 16] 行引脚col_pins = [18, 22, 24, 26] 列引脚GPIO.setmode(GPIO.BOARD)设置行引脚为输出模式，列引脚为输入模式for pin in row_pins:GPIO.setup(pin, GPIO.OUT)for pin in col_pins:GPIO.setup(pin, GPIO.IN)循环扫描矩阵键盘while True:for row in row_pins:设置当前行引脚为低电平GPIO.output(row, GPIO.LOW)for col in col_pins:判断当前列引脚是否为高电平，即判断用户是否按下了某个按键if GPIO.input(col) == GPIO.HIGH:处理按键事件print(\。
基于FPGA的矩阵键盘接口电路的设计
目录目录------------------------------------------------------------------------------------------------ 1 1.绪论--------------------------------------------------------------------------------------------- 3 1.1 FPGA概况----------------------------------------------------------------------------------- 3 1.2 本课题的研究意义 ----------------------------------------------------------------------- 41.3 本章小结------------------------------------------------------------------------------------ 42. VHDL语言 ------------------------------------------------------------------------------------ 5 2.1 VHDL语言概述----------------------------------------------------------------------------- 5 2.2 VHDL语言的优点-------------------------------------------------------------------------- 6 2.3 利用VHDL语言设计数字系统的特点------------------------------------------------- 8 2.4 VHDL语言的基本结构-------------------------------------------------------------------- 92.5本章小结 ------------------------------------------------------------------------------------ 93.矩阵键盘接口电路原理和数码管显示原理 ------------------------------------------- 10 3.1矩阵键盘接口电路的原理 -------------------------------------------------------------- 10 3.2数码管显示原理 -------------------------------------------------------------------------- 123.3本章小结 ----------------------------------------------------------------------------------- 124.总体设计和各模块设计 ------------------------------------------------------------------- 13 4.1时钟产生模块 ----------------------------------------------------------------------------- 134.2键盘扫描模块 ----------------------------------------------------------------------------- 13 4.3数码管显示模块 -------------------------------------------------------------------------- 14 4.4顶层电路实现 ----------------------------------------------------------------------------- 14 4.5本章小结 ----------------------------------------------------------------------------------- 14 附录1：总体设计电路原理图:------------------------------------------------------------- 15附录2：硬件实物图 -------------------------------------------------------------------------- 15附录3：EP1C3T144C8N的PCB电路图 ---------------------------------------------------- 16附录4：顶层电路实现的具体程序 -------------------------------------------------------- 16附录5：时钟产生模块实现的具体程序 -------------------------------------------------- 17附录6：键盘扫描模块实现的具体程序 -------------------------------------------------- 18附录7：数码管显示模块实现的具体程序 ----------------------------------------------- 245.心得体会-------------------------------------------------------------------------------------- 261.绪论1.1 FPGA概况早期的可编程逻辑器件只有可编程只读存储器(PROM)、紫外线可擦除只读存储器(EPROM)和电可擦除只读存储器(E2PROM)三种。
FPGA矩阵键盘显示电路的设计实验报告
三、实验数据处理、误差计算及讨论
当设计文件加载到目标器件后，将数字信号源模块的时钟选择为1KHZ，按下矩阵
湖南科技大学
物理与电子科学学院专业实验报告实验课程：FPGA实验
实验项目：矩阵键盘显示电路的设计
专业：
班级：
姓名：
学号：
实验日期：年月日
明，这里不在赘述。
本实验箱上的4X4矩阵键盘的电路原理如下图所示。
实现键盘有两种方案：一是采用现有的一些芯片实现键盘扫描；再就是用软件实
软件，新建一个工程。
VHDL File，打开VHDL编辑器对话框。
开关的不完善导致出现按键抖动。
成绩：教师：。
矩阵键盘程序设计
矩阵键盘程序设计1. 引言矩阵键盘是一种常见的输入设备，广泛应用于电脑、方式等各种电子设备中。
将介绍如何设计一个简单的矩阵键盘程序。
2. 程序设计思路矩阵键盘由多个按键组成，每个按键对应一个特定的字符或功能。
通常情况下，矩阵键盘是通过行列扫描的方式来检测按键的状态，即通过扫描每行和每列的电平来判断是否有按键被按下。
要设计一个矩阵键盘程序，需要确定矩阵键盘的行列数，然后通过相应的硬件电路将其连接到控制器上。
接下来，程序需要循环扫描每行和每列的电平，并记录下按下的按键。
根据按键的状态来执行相应的操作，输出对应的字符或执行特定的功能。
3. 硬件设计硬件设计主要包括确定矩阵键盘的行列数以及将其连接到控制器上的电路设计。
通常情况下，矩阵键盘的行使用输出电平，列使用输入电平。
在连接到控制器之前，还需要添加电阻和二极管来保护电路和消除反馈。
4. 软件设计软件设计主要包括程序的循环扫描和按键状态的处理。
可以使用循环来不断扫描每行和每列的电平，当检测到按键被按下时，记录下按键的位置信息。
接下来，根据按键的状态，进行相应的处理操作，输出对应的字符或执行特定的功能。
程序还需要处理按键的反弹，以避免误操作。
5. 示例代码以下是一个简单的矩阵键盘程序设计的示例代码，采用C语言编写：cinclude <stdio.h>include <stdbool.h>// 定义矩阵键盘的行列数define ROWS 4define COLS 4// 定义矩阵键盘的字符映射表char keys[ROWS][COLS] = {{'1', '2', '3', 'A'},{'4', '5', '6', 'B'},{'7', '8', '9', 'C'},{'', '0', '', 'D'}};// 定义矩阵键盘状态数组bool keyState[ROWS][COLS] = {0};// 矩阵键盘扫描函数void scanKeyboard() {// 扫描行for (int row = 0; row < ROWS; row++) {// 将当前行的输出电平设置为低电平setRowLow(row);// 扫描列for (int col = 0; col < COLS; col++) {// 检测当前列的输入电平if (getColLevel(col)) {// 当检测到按键被按下时，更新按键状态 keyState[row][col] = true;} else {// 当检测到按键未按下时，更新按键状态 keyState[row][col] = false;}}// 将当前行的输出电平恢复为高电平setRowHigh(row);}}int mn() {while (1) {// 扫描矩阵键盘scanKeyboard();// 处理按键状态for (int row = 0; row < ROWS; row++) {for (int col = 0; col < COLS; col++) {// 检测到按键被按下时，输出对应的字符if (keyState[row][col]) { printf(\。
矩阵按键实验课程设计
矩阵按键实验课程设计一、教学目标本课程的学习目标包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
知识目标要求学生掌握矩阵按键的基本原理和实验操作方法；技能目标要求学生能够独立完成矩阵按键实验，并能够分析实验结果；情感态度价值观目标要求学生培养对科学实验的兴趣，提高实验操作的规范性和准确性。
通过本课程的学习，学生将能够了解矩阵按键的原理和应用，掌握实验操作的基本技能，培养科学实验的兴趣和能力。
同时，学生将能够在实验过程中培养观察、思考、解决问题的能力，提高实验操作的规范性和准确性。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括矩阵按键的基本原理、实验设备和实验操作方法。
首先，将介绍矩阵按键的基本原理，包括矩阵按键的结构和工作原理。
然后，将介绍实验设备的使用方法，包括矩阵按键模块、开发板和编程软件的使用。
最后，将介绍矩阵按键实验的操作方法，包括实验步骤、实验数据采集和实验结果分析。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，将采用多种教学方法进行教学。
首先，将采用讲授法，向学生讲解矩阵按键的基本原理和实验操作方法。
然后，将采用实验法，让学生亲自动手进行实验操作，并观察实验结果。
此外，还将采用讨论法，引导学生进行小组讨论，共同分析实验结果。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，将选择和准备适当的教学资源。
教材方面，将使用《电子实验教程》一书，该书详细介绍了矩阵按键实验的操作方法和实验原理。
参考书方面，将提供《矩阵按键应用手册》等资料，供学生参考。
多媒体资料方面，将制作实验操作视频和实验原理动画，以直观地展示实验过程和原理。
实验设备方面，将准备矩阵按键模块、开发板和编程软件等设备，供学生进行实验操作。
五、教学评估本课程的教学评估将采用多元化的评估方式，以全面、客观、公正地反映学生的学习成果。
评估方式包括平时表现、作业和考试等。
平时表现评估将关注学生在课堂上的参与度、提问和回答问题的积极性等。
作业评估将根据学生完成的实验报告和课后作业的质量进行评分。
智能仪器设计报告——基于单片机和FPGA的矩阵键盘控制系统设计
目录1. 概述.................................................................................................. - 3 -2. 89C51单片机简介.......................................................................... - 3 -3. FPGA简介 ...................................................................................... - 3 -4. 矩阵键盘控制系统 ......................................................................... - 3 -4.1. FPGA设计框图 ..................................................................... - 3 -4.2. 单片机硬件实现 .................................................................... - 4 -4.3. 键盘控制系统子模块 ............................................................ - 4 -4.3.1 矩阵键盘原理 ................................................................. - 4 -4.3.2 时钟分频模块 ................................................................. - 5 -4.3.3 键盘扫描模块 ................................................................. - 6 -4.3.4 译码转换及三态门输出模块 ......................................... - 6 -4.3.5 单片机及液晶显示模块部分 ......................................... - 7 -5. 仿真及结果分析 ............................................................................. - 9 -5.1 分频模块时序仿真 ................................................................ - 9 -5.2 键盘扫描模块 ........................................................................ - 9 -5.3 译码输出模块 ........................................................................ - 9 -5.4 单片机与液晶显示器模块 .................................................. - 10 -6. 参考文献........................................................................................ - 11 - 致谢.................................................................................................... - 12 - 附录.................................................................................................... - 13 -1.概述随着可编程逻辑器件及EDA技术的发展，在系统设计中经常会用到FPGA来扩展单片机的相关资源。
fpga简单课程设计
fpga简单课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解FPGA（现场可编程门阵列）的基本概念、特性和应用，掌握FPGA的基本编程和设计方法，培养学生的创新意识和实践能力。
知识目标：使学生了解FPGA的基本原理、结构和工作原理，熟悉FPGA的编程语言和开发环境，掌握FPGA的基本设计方法和流程。
技能目标：培养学生使用FPGA相关软件进行简单程序设计和调试的能力，使学生具备分析和解决实际问题的能力。
情感态度价值观目标：培养学生对电子技术的热爱，激发学生创新和实践的兴趣，培养学生的团队合作意识和综合素质。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括FPGA的基本概念、FPGA的编程语言和开发环境、FPGA的基本设计方法和流程、以及FPGA在实际应用中的案例分析。
具体包括以下几个部分：1.FPGA的基本概念：介绍FPGA的定义、特点和应用领域。
2.FPGA的编程语言：介绍VHDL和Verilog这两种常用的FPGA编程语言。
3.FPGA的开发环境：介绍FPGA开发过程中所使用的软件工具，如ISE、Altera等。
4.FPGA的基本设计方法：介绍FPGA设计的流程，包括硬件描述语言的编写、逻辑综合、布局布线、编程和调试等。
5.FPGA的应用案例：分析FPGA在实际应用中的案例，如数字信号处理、嵌入式系统等。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
1.讲授法：通过教师的讲解，使学生了解和掌握FPGA的基本概念、原理和方法。
2.讨论法：引导学生针对实际问题进行思考和讨论，培养学生的创新意识和解决问题的能力。
3.案例分析法：分析FPGA在实际应用中的案例，使学生了解FPGA的应用领域和设计方法。
4.实验法：让学生动手进行FPGA的设计和调试，提高学生的实践能力和动手能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用国内外优秀的FPGA相关教材，为学生提供系统的理论知识和实践指导。
fpga课程设计大纲
fpga课程设计大纲一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握FPGA的基本原理、设计和应用。
通过本课程的学习，学生将能够：1.理解FPGA的基本概念、结构和特点。
2.掌握FPGA的设计流程和开发工具。
3.学会使用FPGA进行数字电路设计和验证。
4.掌握FPGA在实际应用中的调试和优化方法。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.FPGA的基本概念、结构和特点：包括FPGA的定义、发展历程、主要厂商和产品介绍，以及FPGA的优势和局限性。
2.FPGA的设计流程：包括FPGA的设计原理、开发工具和使用方法，以及常见的FPGA设计和验证技巧。
3.数字电路设计：包括数字电路的基本概念、组成原理和设计方法，以及常见的数字电路模块和算法实现。
4.FPGA在实际应用中的调试和优化：包括FPGA的编程和配置方法、调试技巧和性能优化策略。
三、教学方法为了达到本课程的教学目标，我们将采用多种教学方法进行授课，包括：1.讲授法：通过讲解FPGA的基本概念、设计和应用，使学生掌握FPGA的基本知识和技能。
2.案例分析法：通过分析实际的FPGA设计和应用案例，使学生了解FPGA在实际工程中的应用和调试方法。
3.实验法：通过进行FPGA实验，使学生掌握FPGA的设计和验证技巧，以及调试和优化方法。
四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的FPGA教材，为学生提供系统的学习资料。
2.参考书：提供相关的FPGA参考书籍，为学生提供丰富的学习资源。
3.多媒体资料：制作精美的教学PPT和视频，增强课堂教学的趣味性和生动性。
4.实验设备：准备FPGA开发板和实验工具，为学生提供实践操作的机会。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业和考试三个方面，以全面客观地评价学生的学习成果。
1.平时表现：通过课堂参与、提问和讨论等方式，评估学生在课堂上的积极性和主动性。
矩阵键盘程序设计
矩阵键盘程序设计一、介绍矩阵键盘是一种常见的输入设备，通常由多个行和列组成。
每个键都和一个特定的行列交叉点相连，通过检测行和列的连接状态来判断按下的是哪个键。
本文档将介绍如何设计一个基于矩阵键盘的程序。
二、硬件要求为了实现矩阵键盘程序，我们需要以下硬件设备：1-矩阵键盘：包括行和列连接点，每个键与一个特定行列连接。
2-微控制器：用于检测行列的连接状态，并处理按键输入。
3-连接线：连接矩阵键盘和微控制器的电缆。
三、程序设计步骤设计一个矩阵键盘程序的基本步骤如下：1-初始化：设置微控制器的输入输出引脚，并配置矩阵键盘的行列连接点。
2-扫描键盘：循环扫描每个连接点，判断是否有按键按下。
3-按键处理：如果有按键按下，触发相应的事件或执行相应的操作。
4-循环：重复进行扫描和处理，实现实时响应。
四、初始化设置在程序的启动阶段，需要进行初始化设置以准备矩阵键盘的使用。
1-设置输入输出引脚：将微控制器上的引脚设置为输入或输出模式，以便连接矩阵键盘和其他设备。
2-配置连接点：设置行和列的连接点，将矩阵键盘的每个键与特定的行列连接。
五、扫描键盘扫描矩阵键盘是检测按键状态的关键步骤。
1-选定一行：将矩阵键盘的行连接点设置为高电平，其他行连接点设置为低电平。
2-读取列状态：读取每一列连接点的状态，判断是否有按键按下。
3-判断按键：根据读取到的列状态，确定按下的是哪个键。
可以使用一个矩阵或查找表来管理键和行列交叉点之间的对应关系。
六、按键处理一旦检测到按键按下，程序需要触发相应的事件或执行相应的操作。
1-事件处理：例如，如果按下的是数字键，则触发相应数字的事件。
2-操作执行：例如，如果按下的是功能键，则执行相应的功能。
七、附件本文档涉及的附件包括以下内容：1-矩阵键盘的电路图：详细描述了键盘的连接方式和连接点的布局。
2-微控制器的引脚分配表：列出了微控制器上各个引脚与矩阵键盘的连接方式。
八、法律名词及注释1-版权：对于矩阵键盘的设计，可能涉及版权保护的内容，需要遵守相关法律法规。
矩阵键盘设计
sout<='1'; --信号有效cnt<=0; --计数器清零ELSEcnt<=cnt+1;END IF;END IF;END IF;END PROCESS;END beh;由上例的仿真波形图可知，当输入sin持续时间为时钟周期的8倍以上时才被认为是有效输入，且多个连续的有效输入被认为是同一次。
当输入信号持续时间不足时，被判无效，且计数器复位。
而当输入还不满一个时钟周期时，根本就不能被电路识别（计数器不工作）。
为了提高正常输入和毛刺的辨别能力，可以增大计数器的最大值，并减少时钟信号的周期。
例如，取N为63，则正常输入被有效识别的时间为时钟周期的64倍，即按键的持续时间至少为64倍的时钟周期。
因此该程序中时钟周期不能取太大，而应该越小越好，但又不能太小以至将毛刺也识别为正常输入。
任务2 矩阵键盘基础知识一、矩阵键盘基础知识在许多数字系统中，经常采用按键作为系统的输入方式之一，为系统提供数据输入或者命令输入。
当案件数目较多时，把每一个按键连接到键盘矩阵中行和列的交叉点，如下图所示，一个4*4行列结构可构成有16个按键的矩阵。
开发板上设计了行列式矩阵编码键盘，规模为 4*4，可作为外部输入。
采用矩阵编码键盘可以减少对 I/O 口的占用。
开发板上的矩阵编码键盘有4条行线，4条列线。
行线和列线的交叉处不直接连接，而是通过一个按键加以连接。
这样就构成 4*4=16个按键输入，比之直接将信号线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显，比如再多加一条线就可以构成20键的键盘，而直接用端口线则只能多出一键（9键）。
由此可见，在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是合理的。
矩阵式结构的键盘显然比直接法要复杂一些，识别也要复杂一些，如图列线通过电阻接正电源，并将行线所接的FPGA、CPLD的I/O口作为输出端，而列线所接的I/O口则作为输入。
这样，当按键没有按下时，所有的输出端都是高电平，代表无键按下。
矩阵键盘程序设计
矩阵键盘程序设计矩阵键盘程序设计一、简介矩阵键盘是一种常见的输入设备，可以通过按下不同的按键来输入各种字符或执行特定的操作。
在本文档中，我们将介绍如何进行矩阵键盘的程序设计，包括矩阵键盘的原理、接口设计、按键扫描和按键处理等内容。
二、矩阵键盘原理矩阵键盘由多行和多列的按键组成，每个按键都相当于一个开关。
按下某个按键时，对应的行和列会产生一个接通信号，程序可以通过检测这个信号来判断哪个按键被按下。
三、接口设计在进行矩阵键盘程序设计之前，我们需要确定矩阵键盘与单片机之间的接口。
一般来说，矩阵键盘会采用行列交叉的方式进行接线，行引脚与单片机的输出端口相连，列引脚与单片机的输入端口相连。
四、按键扫描为了检测矩阵键盘是否有按键被按下，我们需要进行按键扫描。
按键扫描的原理是逐个地对每个按键进行检测，判断是否有按键被按下。
按键扫描的步骤如下：1. 将矩阵键盘的行引脚设置为输出模式，列引脚设置为输入模式；2. 逐个将行引脚置为低电平，检测列引脚的电平状态，如果某列引脚为低电平，则说明有按键被按下，记录下对应的行和列；3. 循环上述步骤，直到检测完所有的行和列。
五、按键处理在检测到按键被按下后，我们需要进行相应的按键处理。
按键处理的内容可以包括记录按键的值、执行特定的操作等。
按键处理的步骤如下：1. 根据记录的行和列信息，计算出对应的按键值；2. 根据按键值执行相应的操作，输入字符、调用某个函数等。
六、示例代码下面是使用C语言编写的一个简单的矩阵键盘程序示例：cinclude <stdio.h>// 矩阵键盘行列定义define ROWS 4define COLS 4// 矩阵键盘按键值定义char keys[ROWS][COLS] = {{'1', '2', '3', 'A'},{'4', '5', '6', 'B'},{'7', '8', '9', 'C'},{'', '0', '', 'D'}};// 按键扫描函数char scan_key() {char key = 0;int row, col;// 设置行引脚为输出模式，列引脚为输入模式 // 逐个检测每个按键是否被按下for (row = 0; row < ROWS; ++row) { // 将当前行引脚置为低电平// 检测列引脚的电平状态// 有按键被按下key = keys[row][col];break;}}return key;}int mn() {char key_pressed;while (1) {key_pressed = scan_key();if (key_pressed != 0) {printf(\。
矩阵键盘程序设计
矩阵键盘程序设计1.引言矩阵键盘是一种常见的输入设备，常用于电子设备、计算机和通信设备等系统中。
它具有结构简单、体积小、成本低廉等特点，因此在各种嵌入式系统中被广泛应用。
本文将介绍矩阵键盘的程序设计方法，包括按键扫描、数据解析以及与其他模块的交互等内容。
2.基本原理矩阵键盘由若干行和列的按键组成，每个按键连接到一个特定的电路。
当按键被按下时，会导通相应的行和列，形成一个矩阵。
通过逐次扫描每一行和列，可以检测到按键的按下情况。
矩阵键盘的基本原理是利用行列扫描来判断按键的输入状态。
3.按键扫描3.1 行扫描行扫描是矩阵键盘程序设计的重要步骤之一。
首先，将行的控制线置为高电平，并将列的控制线置为输入状态。
然后，逐个扫描每一行，检测列的输入状态。
如果某个列的输入状态发生变化，说明对应的按键被按下或释放。
3.2 列扫描列扫描是行扫描的补充，用来检测行的输入状态。
首先，将列的控制线置为高电平，并将行的控制线置为输入状态。
然后，逐个扫描每一列，检测行的输入状态。
如果某个行的输入状态发生变化，说明对应的按键被按下或释放。
4.数据解析在按键扫描的基础上，还需要进行数据解析以获取具体的按键值。
具体的解析方法可以根据矩阵键盘的布局和按键的位置进行设计。
一般来说，可以借助查找表或者简单的算法来实现。
5.与其他模块的交互矩阵键盘通常需要与其他模块进行交互，以实现特定的功能。
例如，可以通过串口与MCU或者计算机进行数据交互，实现键盘输入的数据传输。
同时，还可以通过中断或者定时器来实现按键的实时响应。
6.附件本文档涉及的附件包括示例代码、电路图、原理图等。
详细的附件内容请参考附件部分。
附件1: 示例代码附件2: 电路图附件3: 原理图7.法律名词及注释7.1 版权：指作品的作者或合法权利人对其创作的作品享有的专有权利，包括复制、发行、表演、展示等权利。
7.2 专利：指对于新的技术、新的产品或者新的设计提出的独占权，目的是保护创新者的权益。
fpga教学课程设计
fpga教学课程设计一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握FPGA的基本原理、设计和应用。
具体包括：1.知识目标：了解FPGA的组成、工作原理和特点；掌握FPGA的设计方法和流程；熟悉FPGA在不同领域的应用。
2.技能目标：学会使用FPGA设计工具，如Vivado、ISE等；能够独立完成简单的FPGA项目设计；具备分析和解决FPGA设计中问题的能力。
3.情感态度价值观目标：培养学生对FPGA技术的兴趣，认识其在现代科技领域的重要性；培养学生团队合作、创新思考和实践能力。
二、教学内容教学内容分为五个部分：1.FPGA基本原理：介绍FPGA的组成、工作原理和特点，使学生了解FPGA的基本概念。
2.FPGA设计方法：讲解FPGA设计的基本流程，包括硬件描述语言（HDL）的编写、逻辑综合、时序分析等。
3.FPGA应用领域：介绍FPGA在数字信号处理、嵌入式系统、通信等领域中的应用案例。
4.FPGA设计工具：讲解如何使用FPGA设计工具，如Vivado、ISE等，进行项目设计。
5.实践项目：安排学生完成一系列FPGA设计实践项目，巩固所学知识，提高实际操作能力。
三、教学方法本课程采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：讲解FPGA基本原理、设计方法和应用领域。
2.案例分析法：分析具体FPGA设计案例，使学生了解实际应用。
3.实验法：安排学生动手完成FPGA设计实践项目，培养实际操作能力。
4.讨论法：学生进行小组讨论，分享学习心得，提高团队合作能力。
四、教学资源教学资源包括：1.教材：选用权威、实用的教材，如《FPGA原理与应用》。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生课外阅读。
3.多媒体资料：制作课件、视频等多媒体资料，提高课堂趣味性。
4.实验设备：提供FPGA开发板、编程器等实验设备，方便学生动手实践。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业和考试。
具体评估标准如下：1.平时表现：包括课堂参与度、提问回答、小组讨论等，占总评的20%。
44矩阵键盘课程设计
4 4矩阵键盘课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解4x4矩阵键盘的基本原理，掌握其电路连接方式和扫描原理。
2. 学生能够运用所学知识，设计并搭建一个简单的4x4矩阵键盘电路。
3. 学生了解矩阵键盘在嵌入式系统中的应用和重要性。
技能目标：1. 学生能够运用编程软件（如Arduino）编写程序，实现对4x4矩阵键盘的扫描和按键识别。
2. 学生能够运用调试工具，对矩阵键盘电路进行故障排查和优化。
3. 学生具备团队协作能力，共同完成矩阵键盘电路设计和程序编写。
情感态度价值观目标：1. 学生通过动手实践，培养对电子技术和编程的兴趣，增强学习动力。
2. 学生在团队合作中，学会沟通、协作、分享，培养团队精神和责任感。
3. 学生认识到科技发展对社会进步的重要性，激发为我国科技事业贡献力量的志向。
本课程针对高中年级学生，结合电子技术和编程知识，以实用性为导向，旨在培养学生的动手实践能力和创新精神。
课程内容紧密联系课本知识，通过设计4x4矩阵键盘电路，使学生在实践中掌握相关原理和方法。
课程目标具体、可衡量，为后续教学设计和评估提供明确方向。
二、教学内容1. 矩阵键盘基础知识：介绍矩阵键盘的原理、电路连接方式及其在嵌入式系统中的应用。
- 相关章节：课本第三章第二节“矩阵键盘及其应用”2. 4x4矩阵键盘电路设计：讲解如何搭建4x4矩阵键盘电路，包括硬件连接、电路图绘制等。
- 相关章节：课本第三章第三节“矩阵键盘电路设计”3. 矩阵键盘编程：介绍如何使用Arduino编程软件编写程序，实现对4x4矩阵键盘的扫描和按键识别。
- 相关章节：课本第四章第一节“Arduino编程基础”及第四节“矩阵键盘编程实例”4. 矩阵键盘电路调试与优化：教授学生如何运用调试工具进行故障排查，以及如何对电路和程序进行优化。
- 相关章节：课本第五章“电路调试与优化”5. 团队合作与展示：学生分组进行项目实践，共同完成矩阵键盘电路设计与程序编写，并进行成果展示。
4矩阵按键课程设计
4矩阵按键课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解矩阵按键的基本概念，掌握矩阵按键的排列方式和编码原理；2. 学会运用4×4矩阵按键进行电路设计和搭建；3. 了解矩阵按键在嵌入式系统中的应用和重要性。
技能目标：1. 能够运用所学知识，独立完成4×4矩阵按键电路的设计与搭建；2. 掌握矩阵按键的编程方法，实现对按键的识别和功能分配；3. 提高实际操作能力，培养动手实践和解决问题的技能。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术和嵌入式系统的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生的团队协作精神，提高沟通与交流能力；3. 增强学生的创新意识，鼓励敢于尝试和挑战的精神。
课程性质：本课程属于电子技术实践课程，以理论为基础，实践为核心，注重培养学生的实际操作能力和创新意识。
学生特点：学生在本年级已经具备一定的电子技术基础知识，具有较强的学习能力和动手欲望，对新鲜事物充满好奇心。
教学要求：结合学生特点，采用理论讲解与实践操作相结合的方式，注重启发式教学，引导学生主动探究，提高学生的实践能力和创新能力。
通过本课程的学习，使学生能够掌握矩阵按键的相关知识，为后续课程打下坚实基础。
二、教学内容1. 矩阵按键原理介绍：包括矩阵按键的排列方式、编码原理以及扫描方法；- 教材章节：第二章第四节“矩阵键盘的设计与应用”2. 4×4矩阵按键电路设计与搭建：讲解如何设计电路图，选择合适的元器件，并进行电路搭建；- 教材章节：第二章第五节“矩阵键盘的电路设计与搭建”3. 矩阵按键编程方法：介绍如何使用编程语言对矩阵按键进行编程，实现对按键的识别和功能分配；- 教材章节：第三章第一节“矩阵键盘的编程方法”4. 实践操作：安排学生进行4×4矩阵按键电路的设计、搭建和编程实践，巩固所学知识；- 教材章节：实践环节5. 应用案例分析：分析矩阵按键在嵌入式系统中的应用实例，了解其实际应用场景；- 教材章节：第四章“矩阵键盘在实际应用中的案例分析”6. 课程总结与拓展：对本章所学内容进行总结，并提出一些拓展问题，激发学生深入学习的兴趣；- 教材章节：本章总结与拓展教学内容安排与进度：第一课时：矩阵按键原理介绍第二课时：4×4矩阵按键电路设计与搭建第三课时：矩阵按键编程方法第四课时：实践操作（含讨论与指导）第五课时：应用案例分析及课程总结与拓展三、教学方法本课程将采用以下多样化的教学方法，以充分激发学生的学习兴趣和主动性：1. 讲授法：教师通过生动的语言、形象的比喻和具体的案例，为学生讲解矩阵按键的基本原理、电路设计与搭建方法以及编程技巧。
FPGA培训资料矩阵键盘驱动数码管
矩阵键盘驱动数码管1.矩阵键盘的结构和驱动原理2.扫描法获得矩阵键盘扫描码的原理和方法3.扫描码驱动数码管矩阵键盘的结构和驱动原理Row0Row1Row2Row3Col0 Col1 Col2 Col3扫描法获得矩阵键盘扫描码的原理和方法无按键按下时，col0~col3输出分别为“1111”当输入扫描时，扫描第一行，即IN1<=’0’，当按下Button 1，那么输出col输出信号将发生变化，Out1变为’0’，则col0~col3输出分别为“1110”，取反，则为“0001”，代表BT1被按下。
因此，可通过行扫描码和列输出码来获得分时扫描的键盘按压信号。
只要扫描时间适当，就可得到按键的按压情况。
因有四行，因此，扫描后存储的扫描码为16位，扫描行列输出也分4位4位地存放。
library IEEE;use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;--------------------------------------------------实体entity key_seg_test isPort ( clk : in std_logic; --系统时钟,40MHz -----------------------key_row : out std_logic_vector(3 downto 0); --FPGA输出到键盘的行扫描信号key_col : in std_logic_vector(3 downto 0); ----键盘输入到FPGA的列响应信号 -----------------------seg_d : out std_logic_vector(7 downto 0); --7段数码管数据线seg_sel : out std_logic_vector(3 downto 0) --7段数码管位数选择,'1'表示对应位数的数码管有效);end key_seg_test;--------------------------------------------------构造体architecture topdesign_arch of key_seg_test is signal key_row_reg : std_logic_vector(3 downto 0);signal key_code : std_logic_vector(15 downto 0);signal count_clk : std_logic_vector(22 downto 0);--------------------------------------------------主程序begin------------------------------------------------process(clk) --时钟计数分频beginif(clk'event and clk='1')thencount_clk<=count_clk+1;end if;end process;-----------------------process(clk)beginif(clk'event and clk='1')then --逐行扫描 case count_clk(19 downto 16) is --数码管动态扫描,扫描频率为(40*10^6)/(2^20)=38.15Hz(扫描周期为0.026s) when "0000"=> key_row_reg<="1110"; --第一行when "0001"=> key_code(3 downto 0) <= not key_col;when "0010"=> key_row_reg<="1101"; --第二行when "0011"=> key_code(7 downto 4) <= not key_col;when "0100"=> key_row_reg<="1011"; --第三行when "0101"=> key_code(11 downto 8) <= not key_col;when "0110"=> key_row_reg<="0111"; --第四行when "0111"=> key_code(15 downto 12)<= not key_col;when others =>end case;end if;end process;-----------------------key_row<=key_row_reg;-----------------------process(key_code)begincase key_code iswhen "0000000000000001"=>seg_d<="00111111"; --0when "0000000000000010"=>seg_d<="00000110"; --1when "0000000000000100"=>seg_d<="01011011"; --2when "0000000000001000"=>seg_d<="01001111"; --3when "0000000000010000"=>seg_d<="01100110"; --4when "0000000000100000"=>seg_d<="01101101"; --5when "0000000001000000"=>seg_d<="01111101"; --6when "0000000010000000"=>seg_d<="00000111"; --7when "0000000100000000"=>seg_d<="01111111"; --8when "0000001000000000"=>seg_d<="01101111"; --9when "0000010000000000"=>seg_d<="01110111"; --Awhen "0000100000000000"=>seg_d<="01111100"; --Bwhen "0001000000000000"=>seg_d<="00111001"; --Cwhen "0010000000000000"=>seg_d<="01011110"; --Dwhen "0100000000000000"=>seg_d<="01111001"; --Ewhen "1000000000000000"=>seg_d<="01110001"; --Fwhen others => seg_d<="00000000";end case;end process;-----------------------seg_sel<="1111"; --4位数码管全部输出有效，共阳---end topdesign_arch;思考题1.通过4X4键盘驱动原理，改变程序定义，实现计算器键盘输入2.3.4.5.（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）6.7.8.9.10.11.。
FPGA矩阵键盘课程设计
逻辑仿真与调试
调试工具：使用调试工具对 FPGA矩阵键盘进行调试， 找出并解决设计中的问题
逻辑仿真：使用仿真软件对 FPGA矩阵键盘进行逻辑仿 真，验证设计是否正确
仿真结果分析：分析仿真结 果，找出设计中存在的问题，
并进行修改
调试结果分析：分析调试结 果，找出设计中存在的问题，
并进行修改
FPGA矩阵键盘驱动程序开 发
FPGA矩阵键盘软件设计
软件算法设计
键盘扫描算法：实现键盘矩阵的 扫描和按键检测
键值转换算法：将扫描到的键值 转换为对应的字符或功能键
键盘响应算法：处理键盘输入， 实现按键响应和功能键处理
键盘驱动程序设计：实现键盘的 驱动程序，支持键盘的初始化、 扫描、键值转换和响应等功能
VHDL/Verilog语言实现
FPGA芯片：选择合适的 FPGA芯片，如Xilinx或 Altera
驱动电路：设计键盘驱动电 路，如LED背光、按键反馈
等
电源管理：设计电源管理电 路，如电源输入、电源转换
等
硬件调试：进行硬件调试， 确保键盘功能正常
元器件选型
FPGA芯片：选择合适的 型号和品牌，如Xilinx、 Altera等
游戏机中的矩阵键盘用于控制游戏 角色或操作游戏界面
矩阵键盘可以提高游戏操作的准确 性和响应速度
添加标题
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矩阵键盘可以提供多种按键组合， 实现复杂的游戏操作
矩阵键盘在游戏机中的使用可以提 高用户体验和游戏乐趣
矩阵键盘在医疗设备中的应用
矩阵键盘可以提供多种功能， 如输入密码、选择菜单、调 整参数等
未来发展方向与展望
技术发展趋势：FPGA技术的不断发展和更新，如更高性能、更低功耗等 应用领域拓展：FPGA在更多领域的应用，如人工智能、物联网等 课程设计优化：课程设计的不断优化和完善，提高教学质量和效果
FPGA矩阵键盘课程设计
FPGA课程设计报告项目名称基于FPGA的4*4矩阵键盘的设计专业班级通信1学生姓名张指导教师2016年7 月10 日摘要本课程设计提出了基于FPGA的4*4矩阵键盘的设计，主要是在软件Quartus II 9.0这个环境中，以硬件描述语言Verilog进行编写程序,从而完成矩阵键盘的相关设计。
主要由矩阵式键盘电路、显示电路等组成，实现过程是通过行扫描输入随机信号，列扫描判断哪一个键被按下，并最后由数码管显示该按键。
此次课程设计完成了4*4矩阵键盘控制LED数码管显示系统的设计，该设计具有灵活性强，易于操作，可靠性高，广泛应用于各种场合的特点，是进行按键操作管理的有效方法，它可以提高系统准确性，有利于资源的节约，降低对操作者本身的要求，并能正确、实时、高效地显示按键信息，以提高工作效率和资源换利用率的意义。
关键词：数码管；矩阵键盘；按键；显示电路AbstractThis course is designed based on FPGA is proposed 4 * 4 matrix keyboard design, mainly in the Quartus II software 9.0 this environment, with the Verilog hardware description language program, so as to complete the related design of matrix keyboard. Main matrix keyboard circuit, display circuit and so on, complete the 4 * 4 matrix keyboard control LED digital tube display system design, the design has strong flexibility, easy operation, high reliability, widely used in various occasions. Into 4 * 4 matrix keyboard control LED digital tube display system design, design flexibility is strong, easy to operate, high reliability, widely used in various occasions. Matrix keyboard control system, can improve efficiency, and is an effective method to manage the keystrokes, it can improve the system accuracy, and is conducive to resource saving and reduce the requirement of the operator itself, and correctly, real-time and efficient to show the key information, in order to improve the work efficiency and the utilization ratio of resources in meaning.Keywords: Digital tube; Matrix keyboard; The key; Disply circuit目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 国内外发展现状 (1)1.3 本文主要研究内容 (1)第2章软件及语言简介 (2)2.1 Quartus软件简介 (3)2.2 Verilog语言简介 (4)2.2.1 Verilog语言的主要功能 (4)2.2.2 Verilog语言设计数字系统的特点 (4)第3章 4*4矩阵键盘的原理 (6)3.1 4*4矩阵式键盘 (6)3.2 总体结构 (6)3.2.1 LED数码管 (8)3.2.2 键盘结构 (9)3.3 键盘扫描 (9)3.4 矩阵键盘接口电路的原理 (9)第4章程序调试 (11)4.1 流程图 (11)4.2 程序结果讨论 (11)第5章波形仿真及讨论 (13)5.1 波形结果 (13)5.2 结果讨论 (14)结论 (15)参考文献 (16)附录程序 (17)致谢 (19)第1章绪论1.1 课题背景在现代的个人计算机系统中,一般都采用通用的标准键盘如标准键盘（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, 从而将需要的各种数据和指令等信息都通过键盘来输人计算机。
基于FPGA的矩阵键盘控制器及显示电路的设计
基于FPGA的矩阵键盘控制器及显示电路的设计
王荣扬;吴国强
【期刊名称】《湖州职业技术学院学报》
【年(卷),期】2012(010)003
【摘要】为改变采用CPU控制矩阵键盘导致CPU资源利用下降及引脚不足的现状,介绍了一种基于FPGA的矩阵键盘控制器的开发.在ISE13.4开发环境下,采用VHDL硬件语言开发了一种能有效防止机械式矩阵键盘按键抖动带来的数据错误;实现矩阵键盘的自动扫描、编码、存储、输出等功能;并将输入的数据依次在8个7段数码管上进行显示的矩阵键盘控制器.将所设计的VHDL控制器配置到开发的硬件电路系统上,验证了各项功能设计的正确性.
【总页数】4页(P6-9)
【作者】王荣扬;吴国强
【作者单位】湖州职业技术学院机电工程分院,浙江湖州 313000;湖州职业技术学院机电工程分院,浙江湖州 313000
【正文语种】中文
【中图分类】TP332.1
【相关文献】
1.基于CPLD/FPGA的串行LED 显示电路模块化设计 [J], 杨泽林;郭中华;徐海英
2.基于FPGA的新型键盘、显示电路设计 [J], 刘敬猛;王田苗;魏洪兴;王伟
3.基于FPGA16位格雷码译码与显示电路的设计 [J], 童加斌
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5.一种基于FPGA的高速图像采集及显示电路设计 [J], 杜娟
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FPGA课程设计报告项目名称基于FPGA的4*4矩阵键盘的设计专业班级通信1学生姓名张指导教师2016年7 月10 日摘要本课程设计提出了基于FPGA的4*4矩阵键盘的设计，主要是在软件Quartus II 9.0这个环境中，以硬件描述语言Verilog进行编写程序,从而完成矩阵键盘的相关设计。
主要由矩阵式键盘电路、显示电路等组成，实现过程是通过行扫描输入随机信号，列扫描判断哪一个键被按下，并最后由数码管显示该按键。
此次课程设计完成了4*4矩阵键盘控制LED数码管显示系统的设计，该设计具有灵活性强，易于操作，可靠性高，广泛应用于各种场合的特点，是进行按键操作管理的有效方法，它可以提高系统准确性，有利于资源的节约，降低对操作者本身的要求，并能正确、实时、高效地显示按键信息，以提高工作效率和资源换利用率的意义。
关键词：数码管；矩阵键盘；按键；显示电路AbstractThis course is designed based on FPGA is proposed 4 * 4 matrix keyboard design, mainly in the Quartus II software 9.0 this environment, with the Verilog hardware description language program, so as to complete the related design of matrix keyboard. Main matrix keyboard circuit, display circuit and so on, complete the 4 * 4 matrix keyboard control LED digital tube display system design, the design has strong flexibility, easy operation, high reliability, widely used in various occasions. Into 4 * 4 matrix keyboard control LED digital tube display system design, design flexibility is strong, easy to operate, high reliability, widely used in various occasions. Matrix keyboard control system, can improve efficiency, and is an effective method to manage the keystrokes, it can improve the system accuracy, and is conducive to resource saving and reduce the requirement of the operator itself, and correctly, real-time and efficient to show the key information, in order to improve the work efficiency and the utilization ratio of resources in meaning.Keywords: Digital tube; Matrix keyboard; The key; Disply circuit目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 国内外发展现状 (1)1.3 本文主要研究内容 (1)第2章软件及语言简介 (2)2.1 Quartus软件简介 (3)2.2 Verilog语言简介 (4)2.2.1 Verilog语言的主要功能 (4)2.2.2 Verilog语言设计数字系统的特点 (4)第3章 4*4矩阵键盘的原理 (6)3.1 4*4矩阵式键盘 (6)3.2 总体结构 (6)3.2.1 LED数码管 (8)3.2.2 键盘结构 (9)3.3 键盘扫描 (9)3.4 矩阵键盘接口电路的原理 (9)第4章程序调试 (11)4.1 流程图 (11)4.2 程序结果讨论 (11)第5章波形仿真及讨论 (13)5.1 波形结果 (13)5.2 结果讨论 (14)结论 (15)参考文献 (16)附录程序 (17)致谢 (19)第1章绪论1.1 课题背景在现代的个人计算机系统中,一般都采用通用的标准键盘如标准键盘（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, 从而将需要的各种数据和指令等信息都通过键盘来输人计算机。
但是, 各种嵌人式系统（如：手机、微波炉、电风扇等）所需的键盘的按键个数非常有限, 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, 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, 以便结合工程实际情况充分利用该系统已有的各种资源, 使所设计的键盘很好地融合到嵌人式系统中[1]。
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[2]。
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活, 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[3]。
1.2 国内外发展现状近年来EDA技术在电子领域引发的技术革命，推动着电子技术的迅猛发展，为世人所瞩目，而FPGA为代表的可编程逻辑器件的应用，更是受到业内人士的普遍关注。
伴随着大规模集成电路和计算机技术的高速发展，在设计工业自动化，仪器仪表，计算机设计与应用、通信、国防等领域的电子系统中，FPGA技术的含量正以惊人的速度提升。
将尽可能大的完整的电子系统在单一FPGA芯片中实现已成为现实，电子类新技术项目的开发也更多地依赖于FPGA技术的应用[4]。
作为FPGA研究课题之一的矩阵键盘控制接口电路的设计，在FPGA设计中是一个经常被提到的话题，就像是利用PFGA设计数字中一样，虽然简单，但是却是一个很有研究意义的话题，涉及到怎么样才能是FPGA资源更加充分利用，现在很多电子产品都涉及到按键，小的有独立按键，大的有N*N的矩阵键盘，独立按键由于案件的个数少，也就没必要考虑资源的利用问题了。
而矩阵键盘，由于按键多，对整个系统的影响大，所以肯定要考虑资源的利用问题，而且还要考虑一下电路里面的时序问题。
1.3 本文主要研究内容本次设计要求设计一个4*4矩阵键盘，也就是行为4，列为4，一共可以设计16个按键。
其中设计方法为：一般判断键盘中有没有按键按下是通过航线送入扫描信号，然后从列线中读取状态得到的，其方法是依次给行线送入低电平，检查列线的输入。
如果列线信号趣味高电平，则代表低电平信号所在的行中无按键按下，反之，则有，则在低电平信号所在的行和出现低电平的交叉处有按键按下。
第2章软件及语言简介2.1 Quartus II软件简介QuartusII是Altera公司的综合性PLD/FPGA开发软件，支持原理图、VHDL、VerilogHDL以及AHDL（Altera Hardware Description Language）等多种设计输入形式，内嵌自有的综合器以及仿真器，可以完成从设计输入到硬件配置的完整PLD设计流程。
QuartusII可以在XP、Linux以及Unix上使用,除了可以使用Tcl脚本完成设计流程外，提供了完善的用户图形界面设计方式。
具有运行速度快，界面统一，功能集中，易学易用等特点。
QuartusII支持Altera的IP核，包含了LPM/MegaFunction宏功能模块库，使用户可以充分利用成熟的模块，简化了设计的复杂性、加快了设计速度[5]。
对第三方EDA 工具的良好支持也使用户可以在设计流程的各个阶段使用熟悉的第三方EDA工具。
此外，Quartus II通过和DSP Builder工具与Matlab/Simulink相结合，可以方便地实现各种DSP应用系统；支持Altera的片上可编程系统（SOPC）开发，集系统级设计、嵌入式软件开发、可编程逻辑设计于一体，是一种综合性的开发平台。
Maxplus II 作为Altera的上一代PLD设计软件，由于其出色的易用性而得到了广泛的应用[6]。
目前Altera已经停止了对Maxplus II的更新支持，QuartusII与之相比不仅仅是支持器件类型的丰富和图形界面的改变。
Altera在QuartusII中包含了许多诸如SignalTap II、Chip Editor和RTL Viewer的设计辅助工具，集成了SOPC和HardCopy设计流程，并且继承了Maxplus II 友好的图形界面及简便的使用方法[7]。
Quartus II提供了完全集成且与电路结构无关的开发包环境，具有数字逻辑设计的全部特性，包括：可利用原理图、结构框图、VerilogHDL、AHDL和VHDL完成电路描述，并将其保存为设计实体文件；芯片（电路）平面布局连线编辑；LogicLock增量设计方法，用户可建立并优化系统，然后添加对原始系统的性能影响较小或无影响的后续模块；功能强大的逻辑综合工具；完备的电路功能仿真与时序逻辑仿真工具；定时/时序分析与关键路径延时分析；可使用SignalTap II逻辑分析工具进行嵌入式的逻辑分析；支持软件源文件的添加和创建，并将它们链接起来生成编程文件；使用组合编译方式可一次完成整体设计流程；自动定位编译错误；高效的期间编程与验证工具；可读入标准的EDIF网表文件、VHDL网表文件和Verilog网表文件；能生成第三方EDA软件使用的VHDL网表文件和Verilog网表文件[8]。