通过本实验熟悉矩阵键盘的动态扫描工作原理，以及七段数码管的扫描显示原理，提高复杂FPGA数字逻辑设计及输入输出接口设计技能。本实验要求实现对4*4扫描键盘上输入键的进行识别，并把输入按键相应的行值和列值在七段数码管L7和L8上显示出来。

图10-1为4×4键盘的连接示意图，S3-S18为16个按键，KR0-KR3 为行线输入端，KC0-KC3 为列线输出端。
扫描键盘的工作原理如下：
（1）首先由输出端KC0-KC3 向所有的列线输出高电平，读取各行线KR0-KR3的状态。若所有的行线输出全为低电平，则表明无键按下，反之，若有某行行线的输出为高电平，则表明有键按下，如图10-2(a)所示。
（2）当检测到行线输出为电平后，需要先进行消抖，这是因为按键在闭合和打开的瞬间会产生许多尖脉冲，持续时间约几毫秒到几十毫秒，需要等电平稳定后再进行扫描。具体方法是每隔4ms读一次行线输出状态，直到连续8次读取的输出完全相同，则认为抖动已经消除。消抖时间为 4ms×8＝32ms。
(3) 在消抖结束后进行键盘扫描，即在KC0-KC3四条列扫描线上依次输出高电平，在每次输出高电平期间，读取各行线KR0-KR3的值。如果在该列有按键被按下，则KR0-KR3必然有一个为高。例如，KC0-KC3输出“0100”，此时若读取 KR0-KR3的状态为“1000”，则表明按键 S5 被按下，如图10-2(b)所示。

八段数码管具有两种显示方式：一种是独立显示方式，即每个数码管具有单独的8根数据线和 1 根选通信号线，可以同时控制各个显示器的显示结果。另一种是扫描显示模式，即所有显示器共用八根数据线，各自再有1根选通信号线，采用时分的方式循环选通各个数码管进行显示。

独立显示模式实现简单，但是需要占用大量的信号线，例如8个数码管一共需要9×8＝72根信号线，因此实际中一般采用扫描显示模式。

扫描显示模式利用了人眼的视觉暂留的特性，即只要扫描的频率足够高，数码管显示循环周期足够短，则在人眼看来数码管的影像就是连续存在的。对于每个数码管来说，如果让它每隔时间T闪现一次，而每次闪现时间为t（满足t<T），则当 T足够小（例如 T=10ms 时），我们看这个数码管就像是一直显示的。如果要同时显示 8个数码管，则我们可以把周期 T 平均分成 8 段，每个数码管分别利用其中的一段时间进行显示，即 t=T/8。