實驗四 4X4 矩陣鍵盤實驗

4X4 矩陣鍵盤輸入並輸出至七段式顯示器

底板子 4x4 矩陣按鍵

按鍵與 FPGA 之接線示意圖

FPGA

VCC

R R R R

col[0] col[1] col[2] col[3]

row[0]

row[2]

row[1]

row[3]

1 2 3 4

5 6 7 8

9 a b c

fd e 0

FPGA

VCC

R R R R

col[0] col[1] col[2] col[3]

row[0]

row[2]

row[1]

row[3]

1 2 3 4

5 6 7 8

9 a b c

fd e 0

按鍵掃瞄之狀態機圖

按鍵掃瞄之狀態 按鍵掃瞄之有限狀態機電路，總共分有 6 個狀態：

狀態 S_0： Idle State 沒有任何按鍵發生時，都停留在此狀態，如果偵測到 S_Row=1( 亦即有按鍵發生 ) 就跳至 S_1 狀態。

狀態 S_1： 發出掃瞄 column 0 即 col=4’b1110 的狀態，並讀回 row值作比較：

① 如果讀到 row 不等於 f (4’b1111) 就代表在 column 0 上的 4 個按鍵（ 4 ， 8 ， d ， 0 ）有其中一個被按下，於是跳至 S_5 做等待使用者放開按鍵的處理。

② 如果讀到 row 等於 f (4’b1111) 就代表在 column 0 上的 4 個按鍵（ 4 ， 8 ， d ， 0 ）沒有被按下，於是跳至 S_2 做掃瞄 column 1 的按鍵。

狀態 S_2： 發出掃瞄 column 1 即 col=4’b1101 的狀態並讀回 row 值作比較：

① 如果讀到 row 不等於 f (4’b1111) 就代表在 column 1 上的 4 個按鍵（ 3 ， 7 ， c ， f ）有其中一個被按下，於是跳至 S_5 做等待使用者放開按鍵的處理。

② 如果讀到 row 等於 f (4’b1111) 就代表在 column 1 上的 4 個按鍵（ 3 ， 7 ， c ， f ）沒有被按下，於是跳至 S_3 做掃瞄 column 2 的按鍵。

按鍵掃瞄之狀態 狀態 S_3： 發出掃瞄 column 2 即 col=4’b1011 的狀態並讀

回 row 值作比較：① 如果讀到 row 不等於 f (4’b1111) 就代表在 column 2 上的 4 個按鍵

（ 2 ， 6 ， b ， e ）有其中一個被按下，於是跳至 S_5 做等待使用者放開按鍵的處理。

② 如果讀到 row 等於 f (4’b1111) 就代表在 column 2 上的 4 個按鍵（ 2 ， 6 ， b ， e ）沒有被按下，於是跳至 S_4 做掃瞄 column 2 的按鍵。

狀態 S_4： 發出掃瞄 column 3 即 col=4’b0111 的狀態並讀回 row 值作比較：① 如果讀到 row 不等於 f (4’b1111) 就代表在 column 3 上的 4 個按鍵

（ 1 ， 5 ， c ， d ）有其中一個被按下，於是跳至 S_5 做等待使用者放開按鍵的處理。

② 如果讀到 row 等於 f (4’b1111) 就代表在 column 3 上的 4 個按鍵（ 1 ， 5 ， c ， d ）沒有被按下，於是跳回至 S_0 ，因此 FSM 跳回 Idle state 即掃描完 4 個 column 都沒有發現任何按鍵被按下。

狀態 S_5： 等待使用者放開按鍵的狀態，如果使用者沒放開按鍵就一直停留在此，如果放開了，就跳回 S_0 狀態。

電路架構

Pin assignment set_location_assignment PIN_138 -to col[0] set_location_assignment PIN_139 -to col[1] set_location_assignment PIN_140 -to col[2] set_location_assignment PIN_141 -to col[3] set_location_assignment PIN_134 -to row[0] set_location_assignment PIN_135 -to row[1] set_location_assignment PIN_136 -to row[2] set_location_assignment PIN_137 -to row[3]