芯耀
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·名称：4x4矩阵键盘到数码管 · VHDL · Quartus II
·软件：Quartus II
·语言：VHDL
代码功能（概述）
本设计实现对 4×4 矩阵键盘的行列扫描与按键识别，将数字键 0~9 的按下事件转换为四个 BCD 字（共 16 位），并通过 7 段数码管（4 位）进行实时显示。核心流程包括：键盘扫描与去抖（边沿检测）、按键值编码、数据移位拼接（高位左移，低 4 位写入新 BCD）、以及七段码译码输出。整体结构清晰、模块化强，便于移植与扩展。
代码实现思路（设计要点）
·键盘扫描：key_4x4 模块以扫描列（H_col）—读取行（L_row）的方式逐行判定，内部使用状态机依次驱动列线并采样行线，定位按键矩阵坐标，输出独热码 key_number(15:0)。
·上升沿检测：key_input 对 key_number 的每一位进行双拍寄存，生成 A~F 与 0~9 的上升沿脉冲。顶层仅使用 0~9 脉冲。
·数据拼接：data_ctrl 接收 key_0~key_9 的上升沿，每次按键将 16 位寄存器整体左移 4 位，并在低 4 位写入对应 BCD（0000~1001）。复位有效时清零。
·显示译码：HEX 将 16 位数据按 4 位切片，交由 4 个 LED7S 子模块分别译码为七段显示；LED7S 采用查表 case 语句覆盖 0~F 的七段码。
简化框图：
L_row → key_4x4 → key_input →(key_0..key_9 上升沿)→ data_ctrl → data[15:0] → HEX → HEX3..HEX0
↑ ↓ ↑
H_col(列驱动) 复位/时钟 LED7S×4（七段译码）
代码结构（模块说明）
·key_seg（顶层）：连接键盘输入、数据拼接与显示模块，形成完整数据通路并对外暴露接口。
·key_input：对 key_4x4 的独热键值进行双拍，同步并产生 0~F 按键的上升沿脉冲。
·key_4x4：实现 4×4 键盘的行列扫描状态机，将按键位置编码为 16 位独热键值。
·data_ctrl：接收数字键上升沿事件，按次序将 BCD 值左移拼接到 16 位数据寄存器中。
·HEX：将 16 位数据按 4 位切片，驱动 4 组七段显示接口 HEX3..HEX0。
·LED7S：0~F 的七段码译码查表，输出段选信号。
演示视频：
1、工程文件
2、程序文件
3、程序编译
4、RTL图
5、仿真图
整体仿真图
矩阵按键输入模块
数据控制模块
数码管显示模块
部分代码展示：
LIBRARY ieee; USE ieee.std_logic_1164.all; --矩阵键盘 ENTITY key_4x4 IS PORT ( clk_100KHz : IN STD_LOGIC; reset : IN STD_LOGIC; L_row : IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);--行 H_col : OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);--列 key_number : OUT STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0)--按键键值 ); END key_4x4; ARCHITECTURE trans OF key_4x4 IS CONSTANT s_L_all : INTEGER := 0; CONSTANT s_L_row1 : INTEGER := 1; CONSTANT s_L_row2 : INTEGER := 2; CONSTANT s_L_row3 : INTEGER := 3; CONSTANT s_L_row4 : INTEGER := 4; CONSTANT s_LH : INTEGER := 5; SIGNAL state : INTEGER:= s_L_all;--状态标志 SIGNAL key_flag : STD_LOGIC := '0';--按键标志位 SIGNAL H_col_reg : STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0) := "0000";--寄存扫描列值 SIGNAL L_row_reg : STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0) := "0000";--寄存扫描行值 SIGNAL H_and_L : STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); -- Declare intermediate signals for referenced outputs SIGNAL H_col_sig : STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); SIGNAL key_number_sig : STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0); BEGIN -- Drive referenced outputs H_col <= H_col_sig; key_number <= key_number_sig; --************************************************************************ --逐行扫描原理 --************************************************************************/ PROCESS (clk_100KHz, reset) BEGIN IF ((NOT(reset)) = '1') THEN H_col_sig <= "0000"; H_col_reg <= "0000"; L_row_reg <= "0000"; state <= s_L_all; ELSIF (clk_100KHz'EVENT AND clk_100KHz = '1') THEN CASE state IS WHEN s_L_all => H_col_sig(3 DOWNTO 0) <= "0000"; key_flag <= '0'; IF (L_row(3 DOWNTO 0) /= "1111") THEN state <= s_L_row1; H_col_sig(3 DOWNTO 0) <= "0111";--有键按下，扫描第一行 ELSE state <= s_L_all; END IF; WHEN s_L_row1 => IF (L_row(3 DOWNTO 0) /= "1111") THEN state <= s_LH;--判断是否是第一行 ELSE state <= s_L_row2; H_col_sig(3 DOWNTO 0) <= "1011"; --扫描第二行 END IF; WHEN s_L_row2 => IF (L_row(3 DOWNTO 0) /= "1111") THEN state <= s_LH;--判断是否是第二行 ELSE state <= s_L_row3; H_col_sig(3 DOWNTO 0) <= "1101";--扫描第三行 END IF; WHEN s_L_row3 => IF (L_row(3 DOWNTO 0) /= "1111") THEN state <= s_LH;--判断是否是第三行 ELSE state <= s_L_row4; H_col_sig(3 DOWNTO 0) <= "1110";--扫描第四行 END IF; WHEN s_L_row4 => IF (L_row(3 DOWNTO 0) /= "1111") THEN state <= s_LH;--判断是否是第四行 ELSE state <= s_L_all; END IF; WHEN s_LH => IF (L_row(3 DOWNTO 0) /= "1111") THEN H_col_reg <= H_col_sig;--保存扫描列值 L_row_reg <= L_row; --保存扫描行值 state <= s_LH; key_flag <= '1';--有键按下 ELSE state <= s_L_all; END IF;
代码获取（付费下载）：
