芯耀
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基于PS2键盘的LCD计算器VHDL设计DE2-115 FPGA开发板
项目概述
代码功能
本项目实现了一个基于FPGA的数字计算器系统，支持通过PS2键盘输入数字和运算符，并在LCD1602显示屏上显示计算过程和结果。系统支持四则运算（加、减、乘、除），能够处理单位数运算，除法运算还能显示余数。整个系统采用状态机设计，具有良好的用户交互体验和错误处理机制。
代码实现思路
整体架构设计
系统采用模块化设计思想，将功能分解为多个独立的功能模块：
- 输入处理模块：负责PS2键盘信号的接收、解码和按键识别
- 状态控制模块：实现计算器的状态机逻辑，控制整个运算流程
- 数值处理模块：处理数字输入、存储操作数并执行四则运算
- 显示控制模块：控制LCD1602显示屏，实现运算过程和结果的可视化
核心算法流程
- 初始化状态：系统复位，等待第一个操作数输入
- 操作数A输入：接收并存储第一个操作数
- 运算符识别：检测加减乘除运算符，确定运算类型
- 操作数B输入：接收并存储第二个操作数
- 运算执行：根据运算符执行相应的算术运算
- 结果显示：在LCD上显示完整的运算表达式和结果
关键技术特点
- 采用同步时序逻辑设计，确保系统稳定性
- 实现PS2协议解析，支持标准键盘输入
- 集成BCD码转换，便于数字显示处理
- 状态机控制确保运算流程的正确性
演示视频
代码结构
顶层模块 (top.vhd)
系统的顶层模块，负责连接各个子模块并定义外部接口，包括时钟、复位、PS2键盘接口和LCD显示接口。
计算器核心模块 (calculator.vhd)
计算器的主控制模块，集成输入处理、状态控制和数值处理三个子模块，协调整个计算流程。
数据输入模块 (data_input.vhd)
处理PS2键盘输入，包含扫描码接收、ASCII转换和按键识别功能，输出数字和运算符的按键信号。
状态控制模块 (state_ctrl.vhd)
实现计算器的有限状态机，管理输入第一操作数、运算符、第二操作数、计算和显示结果等状态转换。
数值输入模块 (num_in.vhd)
负责数字的输入处理和四则运算的执行，包括操作数存储、运算类型判断和结果计算功能。
LCD显示模块 (lcd1602.vhd)
控制LCD1602显示屏，实现计算过程和结果的实时显示，包括LCD初始化、字符显示和格式控制。
BCD转换模块 (BCD.vhd)
将二进制数转换为BCD码，便于在LCD上以十进制形式显示数字结果。
PS2接口模块 (data_scanC.vhd & convert.vhd)
实现PS2键盘协议的硬件接口，包括扫描码接收和ASCII码转换功能。
工程文件图片
部分代码展示
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END?trans;
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