南京邮电大学课程设计报告设计类别: EDA-VHDL专业名称: 通信工程班级学号: B09010504 学生姓名: 张嫣艳基本题 : 矩阵键盘按键的数码管显示综合题 : 数码管学号滚动显示同小组成员：学号：B09010502姓名：沈沁芳指导教师: 王奇、梅中辉、周晓燕、孔凡坤日期：2012年3月5日—3月30日目录一矩阵键盘按键的数码管显示1．实验目的--------------------------------------------------------------------- 3 2．实验所用仪器及元器件----------------------------------------------------3 3．实验任务要求----------------------------------------------------------------34. 设计思路-----------------------------------------------------------------------35. 模块分析-----------------------------------------------------------------------36. 逻辑仿真图及功能分析-----------------------------------------------------47. 调试过程与问题--------------------------------------------------------------88. 实验总结-----------------------------------------------------------------------89. 附录（VHDL源程序）-----------------------------------------------------8二数码管学号滚动显示1．实验目的----------------------------------------------------------------------12 2．实验所用仪器及元器件----------------------------------------------------12 3．实验任务要求----------------------------------------------------------------134. 设计思路----------------------------------------------------------------------135. 模块分析----------------------------------------------------------------------136. 逻辑仿真图及功能分析----------------------------------------------------167. 调试过程与问题-------------------------------------------------------------188. 实验总结----------------------------------------------------------------------189. 附录（VHDL源程序）----------------------------------------------------18一矩阵键盘按键的数码管显示1．实验目的（1）.使学生全面了解如何应用该硬件描述语言进行高速集成电路设计；（2）.通过软件设计环节与仿真环节使学生熟悉Quartus II设计与仿真环境；（3）.通过对基本题、综合题的设计实践，使学生掌握硬件系统设计方法（自底向上或自顶向下），熟悉VHDL语言三种设计风格，熟悉其芯片硬件实现的过程。
2．实验所用仪器及元器件(1)PC机(2)ALtera CPLD硬件实验开发系统(3)设计软件（Quartus II ）3．实验任务要求要求学生设计出4*4矩阵键盘对某一按键按下就在数码管显示一个数字。
按键从左上角到右下角依次为1，2， (16)4. 设计思路首先一个4*4矩阵键盘中有四行四列，先假设键盘自上至下的第一行的四个键分别代表01，02，03，04；第二行四个键分别代表05，06，07，08；第三行四个键分别代表09，10，11，12；第四行分别代表13，14，15，16。
题目的意思是任意按下一个键，输出端会输出相应的数字，而每个键被选中的条件是它的行数和列数被选中，也就是在仿真中可以假设选中的行数和列数是0电平，而其他的行数和列数都是1电平。
所以输入端应是行数与列数，而输出端是两个数码管的显示。
5. 模块分析（1）输入输出解释输入： clk ------时钟信号rst ------清零row ------行线column ------列线输出： dataout1 ------数码管显示数据，个位dataout2 ------数码管显示数据，十位en ------数码管显示使能（2）模块解释PROCESS(clk,rst)BEGINIF (NOT rst = '1') THENkey_code <= "0000";ELSIF(clk'EVENT AND clk='1')THEN --上升沿有效CASE row IS --检测何处有键按下WHEN "1110" =>CASE column ISWHEN "1110" =>key_code <= "0000";WHEN "1101" =>key_code <= "0001";WHEN "1011" =>key_code <= "0010";WHEN "0111" =>key_code <= "0011";WHEN OTHERS =>NULL;END CASE;（……中间省略相同步骤……）WHEN OTHERS =>key_code <= "1111";END CASE;END IF;END PROCESS;（这部分用key_code 这个四位寄存器来代表16个键）PROCESS(key_code)BEGINCASE key_code ISWHEN "0000" =>dataout_tmp1 <= "10011111";dataout_tmp2 <= "00000011";WHEN "0001" =>dataout_tmp1 <= "00100101";dataout_tmp2 <= "00000011";（……中间省略相同部分……）END CASE;END PROCESS;（这部分中，对于相应的key_code值输出相应的数值）6. 逻辑仿真图及功能分析当选中第一行第一列时，输出端的两个数码管显示是01（00000011 10011111）当选中第一行第二列时，输出端的两个数码管显示是02（00000011 00100101）当选中第一行第三列时，输出端的两个数码管显示是03（00000011 00001101）当选中第一行第四列时，输出端的两个数码管显示是04（00000011 10011001）当选中第二行第一列时，输出端的两个数码管显示是05（00000011 01001001）当选中第二行第二列时，输出端的两个数码管显示是06（00000011 01000001）当选中第二行第三列时，输出端的两个数码管显示是07（00000011 00011111）当选中第二行第四列时，输出端的两个数码管显示是08（00000011 00000001）当选中第三行第一列时，输出端的两个数码管显示是09（00000011 00001001）当选中第三行第二列时，输出端的两个数码管显示是10（00000011 00000011）当选中第三行第三列时，输出端的两个数码管显示是11（00000011 00000011）当选中第三行第四列时，输出端的两个数码管显示是12（00000011 00100101）当选中第四行第一列时，输出端的两个数码管显示是13（00000011 00001101）当选中第四行第二列时，输出端的两个数码管显示是14（00000011 10011001）当选中第四行第三列时，输出端的两个数码管显示是15（00000011 01001001）当选中第四行第四列时，输出端的两个数码管显示是16（00000011 01000001）7. 调试过程与问题（1）操作问题：由于我是第一次接触这个软件，在操作时会忘了一些必要的步骤，从而导致系统出现error，不能运行下去，但是多操作几次以后这种问题就可以被解决了。
（2）设计问题：联系实际，矩阵键盘中的row一般设计成输出，然后采用扫描的方法进行数码管的输出。
但在功能仿真的时候出现了只能扫描出1，2，3，4的情况，仔细分析问题后发现，在确定column了以后，扫描都会从第一列开始，所以采用这种方法就只能出现1，2，3，4四个数字，为了使其他的数字也可以在功能仿真的出现，所以我在仿真的时候将row 设计成了输入，以确保每一个数字都有出现的机会。
（3）时延问题：在功能仿真的时候，在除了01这个数字的显示外，每个数字的显示都会出现一小段的时延。
一开始我留意到这个问题时我没有理解，后来我去查看了源代码，然后发现在键盘上的按键按下之前，两个数码管分别默认输出数字是01，如果是按下的是别的键，那么输出的时候会有一定的时延，而它们在真正跳变之前，第一个数码管会显示0，第二个数码管会显示1。
8. 实验总结通过这个设计实验，我学习到了很多知识。
在做这个矩阵键盘的实验设计的过程中，我通过查阅资料和搜集有关的文献，培养了自学能力。
并且由原先的被动的接受知识转化为主动的寻求知识，这可以说是学习方法上的一个很大的突破。
虽然我之前从来没有用过这个软件，也没有接触过VHDL语言，但是我依然可以通过自学，查阅资料和与同学之间讨论交流来做出这个课题，我想将来不管遇到什么样的题目，只要我采用同样的方法和态度，总会可以找到解决的方案的。