FPGA之按键控制LED

一、按键开关

1、按键开关（轻触开关）：主要是指轻触式按键开关，属于电子元器件类，使用时以满足操作力的条件向开关操作方向施压开关功能闭合接通，当撤销压力时开关即断开，其内部结构是靠金属弹片受力变化来实现通断的。

       2、自锁按键：在开关按钮第一次按时，开关接通并保持，即自锁，在开关按钮第二次按时，开关断开，同时开关按钮弹出来。 自锁开关一般是指开关自带机械锁定功能，按下去，松手后按钮是不会完全跳起来的，处于锁定状态，需要再按一次，才解锁完全跳起来。

二、硬件设计

1、 按键模块原理图如下：

       对于管脚分配，可查看对应的FPGA原理图。

2、实验目的

使用开发板上的四个按键控制四个LED灯，没有按键按下时，四个灯全灭；当按下KWEY0时，实现自右向左的流水灯；当按下KWEY1时，实现自左向右的流水灯；当按下KWEY2时，实现四个灯同时闪烁；当按下KWEY3时，实现四个灯全亮。

3、系统框图如下：

       50Hhz时钟：由开发板上的晶振提供；

rst复位信号：由开发板上的复位按键提供；

三、程序代码

module key_led(
     input clk,
     input rst_n,  //(_n表示复位信号低电平有效)
     
     input [3:0] key,  //key的位宽为4
     output reg [3:0] led   //led的位宽为4
 
);
     //定义计数器
    reg [23:0] cnt;
    //定义状态计数器,4个状态，所以计数器位宽是2
    reg [1:0] led_ctrl;
    
    
    //always模块定义一个0.2s的计数器
always @ (posedge clk or negedge rst_n) begin //用一个上升沿或者下降沿触发always模块
    if(!rst_n)
       cnt <= 24'd0; //清零
     else
       if(cnt < 24'd10000000)
           cnt <= cnt + 1'b1; //累加
         else
            cnt <= 24'd0; //清零
end
 
    //每隔0.2s改变计数器状态
always @ (posedge clk or negedge rst_n) begin //用一个上升沿或者下降沿触发always模块
    if(!rst_n)  //复位
       led_ctrl <= 2'd0; //状态计数器清零，led_ctrl位宽为2，所以是2'd0;
     else
        if(cnt == 24'd1000_0000) //0.2s时，计数器加1
            led_ctrl <= led_ctrl + 1'b1;  //累加
          else
             led_ctrl <= led_ctrl;
end 
 
 
//根据按键改变led状态
always @ (posedge clk or negedge rst_n) begin //用一个上升沿或者下降沿触发always模块
    if(!rst_n)  //复位
       led <= 4'b0000; //状态计数器清零，led为4种状态，所以是4'b0000; 
     else
        if(key[0] == 1'b0) 
          case(led_ctrl)   //从右向左的流水灯
             2'd0:  led <= 4'b1000;
             2'd1:  led <= 4'b0100;
             2'd2:  led <= 4'b0010;
             2'd3:  led <= 4'b0001;   
          endcase
       else 
         if(key[1] == 1'b0) 
          case(led_ctrl)   //从左向右的流水灯
             2'd0:  led <= 4'b0001;
             2'd1:  led <= 4'b0010;
             2'd2:  led <= 4'b0100;
             2'd3:  led <= 4'b1000;   
          endcase
       else 
         if(key[2] == 1'b0) 
          case(led_ctrl)   //四个灯同时闪烁
             2'd0:  led <= 4'b1111;
             2'd1:  led <= 4'b0000;
             2'd2:  led <= 4'b1111;
             2'd3:  led <= 4'b0000;   
          endcase
      else if(key[3] == 1'b0)   //四个灯全亮
          led <= 4'b1111;
        else     //无按键按下时，灯全灭
          led <= 4'b0000;
end
 
endmodule

四、演示视频