基于FPGA的按鍵彈跳消除模塊的研究與應用

1、基于fpga的按鍵彈跳消除模塊的研究與應用按鍵在數(shù)字設計中常常用到。按鍵的彈跳現(xiàn)象是數(shù)字系統(tǒng)設計中存在的客觀問題。按鍵是機械觸點，當接觸點斷開或閉合時會產(chǎn)生顫動。為使每一次按鍵只做一次響應，就必需去除顫動。本文對按鍵的顫動信號舉行了分析，并通過計數(shù)器的方式完成了消退顫動電路模塊的設計。把該模塊應用到按鍵控制顯示的系統(tǒng)中，并在memec代理的virtex-4 mb系統(tǒng)試驗板上實現(xiàn)了該系統(tǒng)。消抖電路的效果良好，按鍵控制lcd顯示結果正常。按鍵開關是設備人機交互的主要器件之一。按鍵大多是機械式開關結構，因為機械式開關的核心部件為彈性金屬簧片，因而在開關切換的眨眼會在接觸點浮現(xiàn)往返彈跳的現(xiàn)象。對于敏捷

2、度比較高的電路，這種彈跳現(xiàn)象引起的信號顫動會造成誤動作而影響到系統(tǒng)的正確性。因此，我們需要設計按鍵彈跳消退電路來去除顫動.。1彈跳消退電路的原理和功能按鍵開關的典型連線分為低電平有效和高電平有效，本文的是低電平有效。機械開關的顫動存在三種狀況：按下時有顫動，松開時也有顫動；按下時有顫動，松開時無顫動；按下時無顫動，松開時有顫動。機械開關的顫動波形、顫動次數(shù)、顫動時光都是隨機的，并不是每次都會產(chǎn)生顫動。不同開關的最長顫動時光也不同。顫動時光的長短和機械開關特性有關，普通為5ms到10ms。但是，某些開關的顫動時光長達20ms，甚至更長。所以，在詳細設計中要詳細分析，按照實際狀況來調(diào)節(jié)設計。彈跳現(xiàn)

3、象以及彈跳消退1 所示，雖然只是按下按鍵一次后放掉，結果在按鍵信號穩(wěn)定先后竟浮現(xiàn)了多個段脈沖，假如將這樣的信號挺直送到計數(shù)器之類的時序電路，結果將可能發(fā)生計數(shù)超過一次以上的誤動作，從而誤以為鍵盤按了多次。因此，必需加上彈跳消退電路，除去短脈沖，避開誤操作的發(fā)生。2按鍵彈跳消退模塊的實現(xiàn)為了使按鍵彈跳消退模塊的越發(fā)簡潔，并且移植性好，在此用計數(shù)器的方式實現(xiàn)消退按鍵顫動的功能。2.1 計數(shù)器模值的計算計數(shù)器模值確實定是按鍵彈跳消退效果的關鍵問題，假如值過大，即采樣時光過長，就會漏掉正確的信號；假如值過小，采樣時光過短，則會將毛刺誤認為是輸入信號。計數(shù)器的模值n按照顫動信號的脈沖寬度和采樣信號clk

4、的周期大小打算。按照普通人按鍵的速度小于10hz(每秒小于10次)，所以按鍵時光大于100ms，按占空比50%計算，按下的時光大于50ms。按這種商定，我們認為按下的時光小于50ms的為顫動信號，按下的時光大于50ms的是按鍵信號。即n=50ms/采樣脈沖信號周期，這樣就可以把按下的時光小于50ms的顫動信號濾掉。在此，按照試驗板提供的系統(tǒng)時鐘來確定實際需要的模值。試驗板提供的系統(tǒng)時鐘為100mhz，通過分頻后得到25mhz的時鐘，50ms*25mhz得到count的模值為21h1312d0。采納這個模值得到的消抖時光大約為50ms，符合要求。2.2 程序設計設計一個高脈沖計數(shù)器count1和

5、一個低脈沖計數(shù)器conut0。引入一個采樣脈沖信號clk,對輸入信號button_in舉行采樣，并對clk舉行計數(shù)。若button_in為高電平，count1做加法計數(shù)，直到count1各位全為1，停止計數(shù)，歸零，使消抖后的輸出信號button_out輸出1。若button_in為低電平，count0做加法計數(shù)，直到count0各位全為1，停止計數(shù)歸零，并使消抖后的輸出信號button_out輸出0。部分程序如下：module filter(clk,reset,button_in,button_out);input clk;input reset;input button_in;output

6、button_out;wire buttong_out1;reg 20:0 count0;reg 20:0 count1;reg button_out1_reg;assign button_out=button_out1_reg;/對輸入舉行采樣，計數(shù)always(posedge clk or negedge reset)beginif(!reset) count1always(posedge clk or negedge reset)beginif(!reset) count03 按鍵彈跳消退模塊的實際應用利用memec virtex-4 開發(fā)板，通過開發(fā)板上的按鈕輸入8位的01控制代碼，用

7、開發(fā)板上的開關輸入狀態(tài)控制位，從而控制板上的1602 c型字符型液晶模塊的顯示模式和內(nèi)容。lcd控制信號生成模塊：按照按鈕輸入，產(chǎn)生控制顯示模塊的8位控制信號。對按鈕送入該模塊的1位（0/1）信號舉行保存并舉行轉換，使每8次輸入形成一個8位的信號。假如輸入不滿8位或需重新輸入，則取消上次結果；假如確定輸入結果正確，則將8位信號保存并輸出。lcd顯示控制模塊：完成1602 c型字符型液晶模塊的初始化，并按照控制信號完成狀態(tài)轉換?？傁到y(tǒng)設計4：結束語本文舉行性模塊化設計，實現(xiàn)了彈跳消退電路模塊、lcd控制信號生成模塊和lcd顯示控制模塊組成的系統(tǒng)的詳細功能，在memec試驗板上運行效果良好。并且在用