按键控制LED灯

一.实验任务

操作	功能
按下KEY[0]	自右向左流水灯
按下KEY[1]	自左向右流水灯
按下KEY[2]	LED灯持续闪烁
按下KEY[3]	LED灯全亮

• 本次不涉及按键消抖，按下按键时需要持续按住，松开按键则效果消失。

二.原理

2.1按键种类

• 开关分为两种：轻触式按键和自锁式按键。轻触式按键按下施加压力则开关打开，松开时对按键撤销压力则自动断开。自锁式按键按压一次则开关打开，松开不会断开，需要再按压一次开关断开。开发板上的电源按键就是典型的自锁式按键。本次实验中用到的是轻触式按键。
  

2.2按键原理

• 按键原理图如下
  

• 由图分析可得，按下按键时KEY的值为0

三.设计思路

• 先设计0.5s计数器，自增1，每由0计至24_999_999清零；由于共4个灯，所以需要设计状态计数，共4个状态，状态自增1的条件应为计数器计满。再设计LED模式选择，以key[] == 0为条件，用case语句判别状态的取值，并且显示每个状态的输出应该如何。

四.代码

module key_led (
    input clk,
    input rst_n,
    input wire [3:0] key,

    output reg [3:0] led
);
    
parameter MAX = 26'd25_000_000;
reg [26:0] cnt;
reg [1:0] state;

//0.5s计数器
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
    if (!rst_n) begin//初始计数为0
        cnt <= 26'd0;
    end
    else if (cnt == MAX - 1'd1) begin//计满归零
        cnt <= 1'd0;
    end
    else begin
        cnt <= cnt + 1'd1;//剩余状况自增1
    end
end

//状态
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
    if (!rst_n) begin
        state <= 2'd0;//初始状态为0
    end
    else if (cnt == MAX - 1'd1) begin//计数器计满一次0.5s则状态自增1
        state <= state + 2'd1; 
    end
    else begin
        state = state;//其余情况不变
    end
end

always@(posedge clk or negedge rst_n)begin
	if(!rst_n)begin
		led <= 4'b0000;//led全灭
	end 
	else if(key[0] == 0)begin//右边第1个按键按下，自右向左流水灯
		case(state)
			2'd0: led <= 4'b0001;
			2'd1: led <= 4'b0010;
			2'd2: led <= 4'b0100;
			2'd3: led <= 4'b1000;
			default:;
		endcase 
	end 
	else if(key[1] == 0)begin//右边第2个按键按下，自左向右流水灯
		case(state)
			2'd0: led <= 4'b1000;
			2'd1: led <= 4'b0100;
			2'd2: led <= 4'b0010;
			2'd3: led <= 4'b0001;
		default:;
		endcase 
	end 
	else if(key[2] == 0)begin//右边第3个按键按下，led灯闪烁
		case(state)
			2'd0: led <= 4'b1111;
			2'd1: led <= 4'b0000;
			2'd2: led <= 4'b1111;
			2'd3: led <= 4'b0000;
		default:;
		endcase 
	end
	else if(key[3] == 0)begin//右边第4个按键按下，全亮
        led <= 4'b1111;
	end
	else begin
		led <= 4'b0000;
	end 
end 


endmodule

五.引脚分配

元件	管脚
clk	E1
LED0	G15
LED1	F16
LED2	F15
LED3	D16
KEY0	E15
KEY1	E16
KEY2	M16
KEY3	M15