基于RS232鍵盤接口芯片設計

【摘要】本設計是用VHDL語言來實現的基于RS232按位串行通信總線的行列式矩陣鍵盤接口電路，具有復位和串行數據的接收與發送功能，根據發光二極管led0-led2的顯示狀態可判斷芯片的工作情況；實現所有電路功能的程序均是在美國ALTERA公司生產的具有現場可編程功能的芯片EPM7128SLC84-15上調試通過的。該電路的設計貼近生活，實用性強，制成芯片后可作為一般的PC機鍵盤與主機的接口使用。

【關鍵詞】RS232；鍵盤接口芯片；設計

一、引言

本設計是用VHDL語言來實現的基于RS232按位串行通信總線的行列式矩陣鍵盤接口電路，具有復位和串行數據的接收與發送功能，根據發光二極管led0-led2的顯示狀態可判斷芯片的工作情況；實現所有電路功能的程序均是在美國ALTERA公司生產的具有現場可編程功能的芯片EPM7128SLC84-15上調試通過的。能通過動態掃描來判有鍵按下、將鍵值轉換成對應的ASCII碼值，在時鐘脈沖的作用實現串行數據的接收與發送。

二、設計方案

1.芯片引腳定義

reset復位輸入端；clk時鐘輸入端；rxd串行數據接收端；retn0-retn7鍵盤掃描行輸入線；txd串行數據發送端；scan0-scan7鍵盤掃描列輸出線；led0-led2顯示輸出端。

2.鍵盤與芯片的連接圖（如圖2所示，為8x8的64鍵鍵盤）

3.動態掃描原理

（1）依次使列線scan0-scan7輸出0電平，檢查行線retn0-retn7的電平狀態。如果行線retn0-retn7的電平全為高電平，表示沒鍵按下。如果retn0-retn7上的電平不全為高電平，表示有鍵按下。

（2）如果沒鍵按下，就返回掃描。有鍵按下則進行逐行掃描，找出閉合鍵的鍵號。其過程是：先使scan0=0，scan1-scan7=1，檢測retn0-retn7上的電平，如果retn=0，則表示第一行第一列的鍵被按下，如果retn1=0，則表示第二行第二列的鍵被按下，其它依次類推；如果retn0-retn7均不為0，則表示這一列沒鍵按下；然后再使scan1=0，檢測第二列按鍵，這樣一直循環下去，知道把閉合的鍵找到為止。

當有鍵按下時，根據該時刻的scan值和retn值就可判斷按下的是哪一個鍵。

4.芯片內部模塊框圖

三、芯片設計

數據接收模塊框圖如圖4所示。

reset復位輸入端；clk時鐘輸入端；rxd串行數據接收端；led[2..0]輸出按下鍵對應的ASCII碼值的低三位去驅動發光二極管。

該模塊實現對串行數據的接收記數和串并變換的控制功能。

1.串行數據接收控制單元

Reset 復位輸入端；clk 時鐘輸入端；rxd 串行數據接收端；sh_rx[3..0]接收計數器高4位；sl_rx[1..0]接收計數器低2位。

將串行數據接收計數器設置位一個6位計數器，高4位為sh_r，低2位為sl_r，利用該計數器的狀態實現串行數據的同步控制和記數控制。

2.串并轉換電路單元

從RXD端接收的串行數據進經過串并變換后，將其低三位經LED輸出端輸出，驅動發光二極管LED0，LED1，LED2發光，從而顯示接收端RXD的每個數據的低三位。當每個數據的低三位相同時，顯示狀態就不變化，否則就出現閃爍現象，以此來檢查芯片的工作情況。

四、設計總結

本設計是用VHDL語言來實現的基于RS232按位串行通信總線的行列式矩陣鍵盤接口電路，具有復位和串行數據的接收與發送功能，根據發光二極管led0-led2的顯示狀態可判斷芯片的工作情況；實現所有電路功能的程序均是在美國ALTERA公司生產的具有現場可編程功能的芯片EPM7128SLC84-15上調試通過的。該電路的設計貼近生活，實用性強，制成芯片后可作為一般的PC機鍵盤與主機的接口使用。

五、設計中所使用的工具

軟件工具：MAX+plus、Protel99、UltraSNAPRD、Word2003、Excel2003

試驗設備：微機、EDA試驗開發板。

參考文獻

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[2]周志光.單片機技術與應用[M].中南大學出版社， 2005 （8）.

[3]房小翠.單片微型計算機與機電接口技術[M].國防工業出版社，2002（3）.

[4]林明全.VHDL數字控制系統設計[M].電子工業出版社，2001（10）.

[5]侯伯亨.VHDL硬件描述語言與數字邏輯電路[M].西安電子科技大學出版社，1998（8）.

作者簡介：

鐘川桃（1974—），女，湖南邵陽人，碩士，副教授，現供職于長沙航空職業技術學院，研究方向：應用電子技術。

楊國輝（1974—），男，湖南常德人，碩士，講師，現供職于長沙航空職業技術學院，研究方向：應用電子技術。