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1、_目录一、 课程设计的目的与任务2二、 课程设计题目21、 指定题目：22、 自选题目：2三、 课程设计的内容与要求21、设计内容22、设计要求3四、 实验仪器设备3五、 设计方案31、 PS2解码32、 设计思路53、 模块设计64、 各模块分析7（1）PS2时钟检测模块7（2）PS2解码模块8（3）PS2组合模块10（4）控制LED模块12（5）PS2总的组合模块14六、 综合与仿真151、 综合152、 仿真16（1） 电平检测模块仿真16（2） LED灯控制模块仿真17（3） PS2_module总模块仿真17七、 硬件下载20八、 心得体会22九、 参考文献23一、 课程设计的目的与
2、任务（1）熟练掌握EDA工具软件QuartusII的使用；（2）熟练用VHDL硬件描述语言描述数字电路；（3）学会使用VHDL进行大规模集成电路设计；（4）学会用CPLDFPGA使用系统硬件验证电路设计的正确性；（5）初步掌握EDA技术并具备一定的可编程逻辑芯片的开发能力；二、 课程设计题目1、 指定题目：0 ：多功能计数器； 1 ：数字秒表； 2 ：简易数字钟； 3 ：简易频率计；4 ：彩灯控制器； 5 ：交通灯控制器； 6 ：四路智力竞赛抢答器；7 ：简易微波炉控制器； 8 ：表决器；9 ：数字密码锁；我的的学号尾数是2，所以我要做的题目是简易数字钟。由于我之前已经学过Verilog HD
3、L和VHDL，所以简易数字钟相对于我比较简单，我完成了简易数字钟并验收后，再选择了另一个自选题目来完成。简易数字钟：设计一个以“秒”为基准信号的简易数字钟，显示时、分、秒，同时可实现整点报时和清零（我已经完成，而且已经验收了）。2、 自选题目：在完成了数字钟的设计后，我选择了另一个设计的题目，那就是PS2键盘扫描。所以这次课程设计我的报告主要详细写的是PS2键盘扫描的程序，而不是简易数字钟。PS键盘扫描：设计一个PS键盘扫描程序，能接受键盘的输入时钟和数据，区别哪一个键输入，同时解译通码和断码，使用LED灯来显示收到的数据。三、 课程设计的内容与要求1、设计内容（1）系统功能的分析；（2）实现
4、系统功能的实际方案；（3）编写各功能模块的VHDL语言程序；（4）对各功能模块进行编译、综合、仿真、分析；（5）顶层文件设计（6）对整个系统进行编译、综合、仿真、分析；（7）在CPLDFPGA实验开发系统试验箱上进行硬件验证；（8）写实验报告；2、设计要求（1）按所布置的题目要求，每一位学生独立完成全过程；（2）分模块层次化设计；（3）各功能模块的底层文件必须用VHDL语言设计，顶层文件可用VHDL语言设计，也可以用原理图设计。四、 实验仪器设备（1）PC机；（2）QuartusII软件；（3）黑金FPGA实验开发系统，芯片为Cyclone II的EP2C5Q208C8；五、 设计方案1、 P
5、S2解码图1为PS2的接口图。我使用的的右边的PS2接口，即1脚为数据脚，5脚为时钟脚，同时我编写的VHDL代码只对1脚和5脚操作。图2 PS2协议时序图图2为PS2协议时序图。由图可以解读出，PS2协议对数据的读取时“CLK的下降沿”有效，而数据的放置时在“CLK的上升沿”。PS2频率比较慢，大概为10KHz。第N位属性0开始位18数据位9校验位10结束位表1 PS2数据说明PS2的一帧数据时11位。对PS2进行解码，我们需要得到的是18位的数据位。其他的位，可以使用取巧的方法编写。键盘的编码有“通码（Make）”和“断码（Break）”之分。通码相当于某个按键按下了，断码相当于某个按键释放
6、了。假设，我们按下了“Z”键不放，大约每秒有10个X“1A”的通码（10KHz），而当我们释放“Z”键，就会输出断码X“F0”和X“1A”。同时，键盘编码一次只能有一个输出，即多个按键同时按下时，只有一个有效。下表为第二套PC键盘扫描码。键名通码断码-键名通码断码-键名通码断码A1CF0,1C946F0,4654FO,54B32F0,320EF0,0EINSERTE0,70E0,F0,70C21F0,21-4EF0,4EHOMEE0,6CE0,F0,6CD23F0,23=55FO,55PG UPE0,7DE0,F0,7DE24F0,245DF0,5DDELETEE0,71E0,F0,71F2B
7、F0,2BBKSP66F0,66ENDE0,69E0,F0,69G34F0,34SPACE29F0,29PG DNE0,7AE0,F0,7AH33F0,33TAB0DF0,0DU ARROWE0,75E0,F0,75I43F0,43CAPS58F0,58L ARROWE0,6BE0,F0,6BJ3BF0,3BL SHFT12FO,12D ARROWE0,72E0,F0,72K42F0,42L CTRL14FO,14R ARROWE0,74E0,F0,74L4BF0,4BL GUIE0,1FE0,F0,1FNUM77F0,77M3AF0,3AL ALT11F0,11KP /E0,4AE0,F0,
8、4AN31F0,31R SHFT59F0,59KP *7CF0,7CO44F0,44R CTRLE0,14E0,F0,14KP -7BF0,7BP4DF0,4DR GUIE0,27E0,F0,27KP +79F0,79Q15F0,15R ALTE0,11E0,F0,11KP ENE0,5AE0,F0,5AR2DF0,2DAPPSE0,2FE0,F0,2FKP .71F0,71S1BF0,1BENTER5AF0,5AKP 070F0,70T2CF0,2CESC76F0,76KP 169F0,69U3CF0,3CF105F0,05KP 272F0,72V2AF0,2AF206F0,06KP 37A
9、F0,7AW1DF0,1DF304F0,04KP 46BF0,6BX22F0,22F40CF0,0CKP 573F0,73Y35F0,35F503F0,03KP 674F0,74Z1AF0,1AF60BF0,0BKP 76CF0,6C045F0,45F783F0,83KP 875F0,75116F0,16F80AF0,0AKP 97DF0,7D21EF0,1EF901F0,015BF0,5B326F0,26F1009F0,09;4CF0,4C425F0,25F1178F0,7852F0,5252EF0,2EF1207F0,07,41F0,41636F0,36PRNT SCRNE0,12, E0
10、,7CE0,F0, 7C,E0, F0,12.49F0,4973DF0,3DSCROLL7EF0,7E/4AF0,4A83EF0,3EPAUSEE1,14,77, E1,F0,14, F0,77-NONE-表2 PC键盘第二套扫描码2、 设计思路（1）PS2时钟的检测；（2）PS2数据的接受并提取需要的8位数据；（3）对PS2提取的8位数据进行解码，确定按键；（4）通过LED灯显示按键的解码的结果；（5）设置多个按键，多种LED显示方式；对于PS2键盘扫描程序，我的设计思路是一个模块一个功能，这样能清晰分辨模块，同时易于修改代码。代码条理清晰，便于解读。而对于多个模块则使用层次化的形式来编写，
11、顶层文件并不包含功能的设定，只包含各个子功能模块。3、 模块设计PS2键盘扫描分为：电平检测，PS2解码，PS2组合，LED控制和总PS组合六个模块。下面为各个模块的简易模块图。（1）PS2时钟检测模块：PS2_CLK_Pin_InH_L_Sig L_H_Sig电平检测模块PS2_detect_module图3 电平检测模块图（2）PS2解码模块:PS2解码模块PS2_encode_modulePS2_Data_Pin_InPS2_DataH_L_SigPS2_Done_Sig图4 PS2解码模块图 （3）PS2组合模块：PS2解码模块PS2_encode_modulePS2_Data_Pin
12、_InPS2_DataPS2_Done_SigPS2_CLK_Pin_InH_L_Sig 电平检测模块PS2_detect_module图5 PS2组合模块图 （4）控制LED模块：PS2_DataData_Out电平检测模块PS2_control_modulePS2_Done_Sig图6 LED控制模块图 （5）PS2总的组合模块：PS2_Done_SigPS2_DataPS2_Data_Pin_InPS2_CLK_Pin_InData_Out电平检测模块PS2_control_module电平检测模块PS2_control_module图7 PS2模块图 4、 各模块分析（1） PS2时钟检测模块PS2电平检测模块主要的作用是检测PS2接口键盘的时钟信号，因为PS2的协议规定数据是在时钟的下降沿读取的。所以电平检测模
