0 引 言
由于CPLD的可再編程性質，可以將同一裝置用于不同的鍵盤和產品，而收到高產量、低成本的效果，同時也節約了單片機的資源以做它用。可再編程的特點輔之簡便易用的設計工具，使設計可以進行晚期更改，提高了產品設計的靈活性，降低了風險。在單片機應用系統中，利用鍵盤接口輸入數據，是實現現場實時調試、數據調整和各種參數設置最常用的方法。單片機的外圍鍵盤擴展電路有多種實現方式，例如直接利用單片機的I／O接口，或者采用8255A接口芯片，就可以實現外圍鍵盤的擴展功能。但是，在這些方法中，鍵盤擴展電路需要占用單片機的資源對按鍵進行監控和處理，這對要求高實時性處理的單片機系統是不容易實現的。為了解決這一問題，可以使用專用鍵盤接口芯片來擴展鍵盤子系統。但是這類專用鍵盤接口芯片在使用靈活性方面尚有欠缺，尤其當用戶需要實現某些特定功能時，其缺點更為明顯。針對上述問題，在此提出一種基于Lattice公司LC4128V的4×4鍵盤接口芯片設計。采用的軟件開發環境是IspLEVER。

l 開發環境介紹
IspLEVER是Lattice公司最新推出的一套EDA軟件。設計輸入可采用原理圖、硬件描述語言、混合輸入3種方式，它能對所設計的數字電子系統進行功能仿真和時序仿真。編譯器是此軟件的核心，能進行邏輯優化，將邏輯映射到器件中去，自動完成布局與布線，并生成編程所需要的熔絲圖文件。軟件中的Constraints Editor工具允許經由一個圖形用戶接口選擇I／O設置和引腳分配。lspLEVER軟件提供給開發者一個簡單而有力的工具，用于設計所有Lattice可編程邏輯產品。

2 鍵盤控制器設計
2．1 基于LC4128V的4×4鍵盤控制器設計
圖1給出基于Lattice公司的可編程邏輯器件LC4128V的4×4鍵盤控制器(KEYPADcTL)設計。

根據鍵盤的掃描原理，鍵盤控制器的輸出引腳R1～R4(行掃描線)依次循環輸出低電平，并將相應的鍵盤行置低。當有按鍵按下時，相應的輸入c1～c4(列回復線)也被置低。然后根據行和列的低電平對應關系就可以通過編碼確定按下的鍵值。輸出K0～K3就是最終等待單片機讀取的鍵值。INT輸出單片機的中斷信號，通知單片機來讀取鍵值。CLK是控制器的時鐘信號，cLR是控制器的清零復位信號。
2．2 內部原理圖及其主要部分的工作原理
鍵盤控制器內部由鍵盤掃描電路、編碼器電路、鍵盤去抖動電路、分頻器電路、計數器電路和鍵值鎖存器組成，如圖2所示。

(1)鍵盤掃描電路是一個能自啟動到所需要狀態的狀態機，當系統上電并同時輸入一個有效的復位清零信號CLR后，掃描電路輸出端R1～R4(L1～L4)則依次按照設計要求循環輸出以下掃描電平1110，1101，1011，0111。L1～L4作為編碼器的輸入，通過與列回復線(C1～C4)的對應關系參與編碼。然而R1～R4是將L1～L4加上高電平使能三態門輸出的鍵盤行掃描線。將行掃描線加上三態門輸出，是為了防止當一列上的2個或更多按鍵被同時按下時，將使LC4128V的引腳高低電平短接，如果這種情況發生，不但影響鍵盤控制器的準確性，更嚴重的是會燒壞可編程邏輯器件LC4128V，所以該控制器通過三態門輸出行掃描線。三態門的使能信號就是其通過的信號取反，這樣輸出的高電平將為高阻狀態。通過對鍵盤的行線分別接個上拉電阻便可得到與L1～L4一樣的輸出信號。