矩阵按键（4*4阵列）

module Array_KeyBoard #
(
parameter NUM_FOR_200HZ = 60000 //定义计数器cnt（5ms）的计数范围，例化时可更改
)
(
input clk_in,//系统时钟
input rst_n_in,//系统复位，低有效
input [3:0]col, //矩阵按键列接口
output reg [3:0] row, //矩阵按键行接口
output reg [15:0] key_out //消抖后的信号
);
/*
因使用4x4矩阵按键，通过扫描方法实现，所以这里使用状态机实现，共分为4种状态
在其中的某一状态时间里，对应的4个按键相当于独立按键，可按独立按键的周期采样法采样
周期采样时每隔20ms采样一次，对应这里状态机每隔20ms循环一次，每个状态对应5ms时间
*/
localparam STATE0 = 2'b00;
localparam STATE1 = 2'b01;
localparam STATE2 = 2'b10;
localparam STATE3 = 2'b11;


//计数器计数分频实现5ms周期信号clk_200hz
reg [15:0]cnt;
reg clk_200hz;
always@(posedge clk_in or negedge rst_n_in) begin
if(!rst_n_in) begin//复位时计数器cnt清零，clk_200hz信号起始电平为低电平
cnt <= 16'd0;
clk_200hz <= 1'b0;
end else begin
if(cnt >= ((NUM_FOR_200HZ>>1) - 1)) begin//数字逻辑中右移1位相当于除2
cnt <= 16'd0;
clk_200hz <= ~clk_200hz;//clk_200hz信号取反
end else begin
cnt <= cnt + 1'b1;
clk_200hz <= clk_200hz;
end
end
end


reg [1:0]c_state;
//状态机根据clk_200hz信号在4个状态间循环，每个状态对矩阵按键的行接口单行有效
always@(posedge clk_200hz or negedge rst_n_in) begin
if(!rst_n_in) begin
c_state <= STATE0;
row <= 4'b1110;
end else begin
case(c_state)
STATE0: begin c_state <= STATE1; row <= 4'b1101; end//状态c_state跳转及对应状态下矩阵按键的row输出
STATE1: begin c_state <= STATE2; row <= 4'b1011; end
STATE2: begin c_state <= STATE3; row <= 4'b0111; end
STATE3: begin c_state <= STATE0; row <= 4'b1110; end
default:begin c_state <= STATE0; row <= 4'b1110; end
endcase
end
end

//因为每个状态中单行有效，通过对列接口的电平状态采样得到对应4个按键的状态，依次循环
always@(negedge clk_200hz or negedge rst_n_in) begin
if(!rst_n_in) begin
key_out <= 16'hffff;
end else begin
case(c_state)
STATE0:key_out[3:0] <= col;//采集当前状态的列数据赋值给对应的寄存器位
STATE1:key_out[7:4] <= col;
STATE2:key_out[11:8] <= col;
STATE3:key_out[15:12] <= col;
default:key_out <= 16'hffff;
endcase
end
end


endmodule