基于FPGA的按鍵彈跳消除模塊的研究與應(yīng)用

1、基于fpga的按鍵彈跳消除模塊的研究與應(yīng)用按鍵在數(shù)字設(shè)計中常常用到。按鍵的彈跳現(xiàn)象是數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計中存在的客觀問題。按鍵是機(jī)械觸點(diǎn)，當(dāng)接觸點(diǎn)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(yīng)，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(shè)計。把該模塊應(yīng)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(jié)果正常。按鍵開關(guān)是設(shè)備人機(jī)交互的主要器件之一。按鍵大多是機(jī)械式開關(guān)結(jié)構(gòu)，因為機(jī)械式開關(guān)的核心部件為彈性金屬簧片，因而在開關(guān)切換的眨眼會在接觸點(diǎn)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(shè)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(guān)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(jī)械開關(guān)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(jī)械開關(guān)的顫動波形、顫動次數(shù)、顫動時光都是隨機(jī)的，并不是每次都會產(chǎn)生顫動。不同開關(guān)的最長顫動時光也不同。顫動時光的長短和機(jī)械開關(guān)特性有關(guān)，普通為5ms到10ms。但是，某些開關(guān)的顫動時光長達(dá)20ms，甚至更長。所以，在詳細(xì)設(shè)計中要詳細(xì)分析，按照實際狀況來調(diào)節(jié)設(shè)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(jié)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(jié)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(guān)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(rèn)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(rèn)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(shè)計設(shè)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(yīng)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(guān)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(zhuǎn)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(jié)果；假如確定輸入結(jié)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(zhuǎn)換?？傁到y(tǒng)設(shè)計4：結(jié)束語本文舉行性模塊化設(shè)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(xì)功能，在memec試驗板上運(yùn)行效果良好。并且在用