关于矩阵键盘扫描的理解

设计思路：
要理解扫描原理，就必须重点理解这一点：

    我们知道row【3:0】作为FPGA的输入口，而col【3:0】作为输出口，当没有键按下时，row为上拉为高电平（因为

IC的输入口阻抗很大，导致上拉电阻两侧几乎没有电流流过，就没有形成压降，所以上拉电阻两侧电压相等=3.3V左右，为高电平），而在初始状态col作为输
出，处于输出低电平状态（col=4‘b0000），当键被按下时，只有当col输出有低电平时，row【3:0】才有可能有低电平输入。因为如果键被按下
则row【3:0】与col【3:0】是接通了的，所以col为低，则row才可能为低，相反，如果col为高，即使键被按下，row也为高。这为后面扫描原理
形成判断具体哪个按键值有关。

 行判断：     由4*4矩阵键盘的原理图我们可知：行输入信号row[3:0]在上拉电阻的作用下，初始状态保持高电平，当有键被按下的时候才会变成低电平，而且对于4*4的

矩阵一行中只要有一个键被按下(且在按键被按下那一行的COL输出为0时)，则整行电平都会被拉低（如果col为1 就算按键按下row也不会为低） ，所以我们可以根据
row[3:0]这4个引脚信号的高低，判定具体哪一行有键被按下。（因为初始状态col为低电平4’b0000）.
如：假设第一行被按下，则引脚信号即为0111；
假设第二行被按下，则引脚信号即为1011；
假设第三行被按下，则引脚信号即为1101；
假设第四行被按下，则引脚信号即为1110；

 列判断：      由上可知，我们已经得到了行的键值，现在只需要确定列的键值col[3:0]，则可以确定具体的输出键值和具体那个键被按下。      所以，我们对列进行编码，我们假设对列进行扫描，第一列。。第二列。。第三列。。第四列，一旦对那一列扫描，我们就将那一列设      为低电平(设为低电平，假设第二列第二行的键被按下，那么由行引脚信号可知，row为1011，现在开始扫描列了，扫描第一列，则col设为0111，)，其余三列为高点平。                        如：假设对第一列进行扫描，则列键值可编码为0111；                            假设对第二列进行扫描，则列键值可编码为1011；                            假设对第三列进行扫描，则列键值可编码为1101；                            假设对第四列进行扫描，则列键值可编码为1110；      具体扫描如下：1 1 1 1                    1 0 1 1                    1 1 1 1                    1 1 1 1      当用0111来扫描第一列时，          如果第一列有键被按下，那么row的值肯定就不会再是4‘b1111（因为第一列有四行，且第一列的col值全为0，所以当有键被按下时，      四行之中的每一行row与第一列col（全为0）接通，所以检测到row的值不会为4’b1111，有可能是4‘b0111,4'b1011,4'b1101,4'b1110）,而col为0111，将键值保留下来，      所以就可以确定具体哪个键被按下了。          如果第一列没有键按下，那么row的值肯定就会是4’b1111,为啥呢？（因为如果没有键被按下，就算你col的值为0，但是你的row与col并没有接通，所以      row不会存在低电平，而你后面的键（如上述第二行第二列的键按下为0）就算被按下了，但是col这个时候却为高电平1,所以就算按下，row也不会有低电平输入，故怎么检测row也还是4'b1111），      所以第一列没有键按下时，则转入第二列扫描，以此类推。。。。。。。。（后面状态机就是根据此原理写的）。 由以上可知，行，列的键值我们都已经确定了，则可进行译码输出键值了。 编码表如下：             行键值               列键值                译码输出键值               0 1 1 1              0 1 1 1                    1

第一行 0 1 1 1 1 0 1 1 2
0 1 1 1 1 1 0 1 3
0 1 1 1 1 1 1 0 4

             1 0 1 1              0 1 1 1                    5

第二行 1 0 1 1 1 0 1 1 6
1 0 1 1 1 1 0 1 7
1 0 1 1 1 1 1 0 8

             1 1 0 1              0 1 1 1                    9

第三行 1 1 0 1 1 0 1 1 A
1 1 0 1 1 1 0 1 B
1 1 0 1 1 1 1 0 C

             1 1 1 0              0 1 1 1                    D

第四行 1 1 1 0 1 0 1 1 E
1 1 1 0 1 1 0 1 F
1 1 1 0 1 1 1 0 G

具体代码如下：

      module 4*4_key_design (                             input clk, //50M主时钟                             input rst_n,                             input  [3:0]  row, //行输入键值                              output reg [3:0]  col,//列输出键值                             output reg [3:0] key_value  //译码输出键值                              );    //按键有个消抖的过程(经验是10ms左右)，我们取延迟20ms，因为始终50M,就是20ns一个周期，那么20ms也就    20*10^6/20=100000个时钟周期;        所以设置计数器;      reg [19:0] delay_cnt;     parameter delay_20ms=1000000;     wire delay_20ms_flag; always@(posedge clk or negedge rst_n)      if(!rst_n)        delay_cnt<=0;         else           begin              if(delay_cnt<delay_20ms)                    delay_cnt<=delay_cnt+1'b1;                else                    delay_cnt<=0;           end assign delay_20ms_flag=(delay_cnt==delay_20ms)?1'b1:1'b0;    // 因为我们知道，没有键被按下时，[3:0] row 是全部为高电平，即1111； 所以利用状态机来判断；       三段式状态机：       reg [2:0] current_state;       reg [2:0] next_state;       parameter key_idle=3'd0, key_panduan=3'd1, col_one=3'd2, col_two=3'd3, col_three=3'd4,col_fore=3'd5;       parameter latch_key_value=3'd6,  open_key_value=3'd7;       //   第一段：给于状态转换逻辑（时序逻辑）always@(posedge clk or negedge rst_n)     if(!rst_n)         current_state<=key_idle;          else            begin            if(delay_20ms_flag)              current_state<=next_state;                             else                  current_state<=current_state;                                  end       //    第二段：状态转换(组合逻辑)always@(*)   begin    next_state=key_idle;     case(current_state)       key_idle:                 begin                 if(row!=4'b1111)  // 如果有键被按下                   next_state=key_panduan;  //转移到下个状态判断是真按下了还是误触发                 else                   next_state=key_idle;                 end        key_panduan:               //状态的跳转有个20ms的延迟，所以刚好滤出抖动的情况                 begin                 if(row!=4'b1111) // 也就是说滤出抖动之后如果还是不等于4'b1111(初始状态)，则表明真的有键被按下，不是误触发                   next_state=col_one; //则可以进入列扫描，去找具体的那个键被按下了。                    else                   next_state=key_idle;  //但是如如果滤出抖动之后等于4'b1111,则表明是误触发，就回到key_idle,继续等待                                         end            col_one:                 begin                     if(row!=4'b1111)                         next_state=latch_key_value; //如果在列扫描期间，仍然检测到有键按下，则保留键值                         else                         next_state=col_two;        //如果没有键被按下，则扫描第二列                end          col_two:                      begin                     if(row!=4'b1111)                         next_state=latch_key_value; //如果在列扫描期间，仍然检测到有键按下，则保留键值                         else                         next_state=col_three;        //如果没有键被按下，则扫描第三列                end         col_three:                  begin                     if(row!=4'b1111)                         next_state=latch_key_value; //如果在列扫描期间，仍然检测到有键按下，则保留键值                         else                         next_state=col_fore;        //如果没有键被按下，则扫描第四列                end                     col_fore:                begin                     if(row!=4'b1111)                         next_state=latch_key_value; //如果在列扫描期间，仍然检测到有键按下，则保留键值                         else                         next_state=key_idle;        //如果还没有键被按下，则说明检测有错误，返回初始状态                end                     latch_key_value：                       begin                         if(row!=4'b1111)                              next_state=open_key_value;  //如果在保存键值期间还有有键按下，则准备跳转到松开按键状态                           else                              next_state=key_idle;        //如果没有按键按下，则回到初始状态                        end         open_key_value:                         //20ms消抖                        begin                         if(row!=4'b1111)                              next_state=open_key_value; //如果还有键，说明还没松开，继续等待20ms释放                           else                              next_state=key_idle;    //松完了，回到初始状态                        end                endcase   end 第三段输出读者自己写了。。。。。。。