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《按鍵消抖的原理和基于verilog的消抖設(shè)計(jì).doc》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、按鍵消抖的原理和基于verilog的消抖設(shè)計(jì) 按鍵開關(guān)是各種電子設(shè)備不可或缺的人機(jī)接口。在實(shí)際應(yīng)用中，很大一部分的按鍵是機(jī)械按鍵。在機(jī)械按鍵的觸點(diǎn)閉合和斷開時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)，為了保證系統(tǒng)能正確識(shí)別按鍵的開關(guān)，就必須對(duì)按鍵的抖動(dòng)進(jìn)行處理?！ ≡谙到y(tǒng)設(shè)計(jì)中，有各種各樣的消除按鍵抖動(dòng)的設(shè)計(jì)方法，硬件電路和軟件設(shè)計(jì)都很成熟。不過我們這里要從另外一個(gè)角度來討論按鍵的消抖，并給出一個(gè)用verilog給出一個(gè)具體的實(shí)現(xiàn)?！ ∈紫?，看一個(gè)普通的機(jī)械按鍵的觸點(diǎn)在閉合與斷開時(shí)的波形（用示波器抓?。??！ ∠旅娴乃膹垐D都是按鍵在閉合的時(shí)候抓到的波形?？梢钥吹絻蓚€(gè)明顯的趨勢(shì)：1.按鍵在幾個(gè)us之內(nèi)就可以達(dá)到
2、穩(wěn)定狀態(tài)，從高電平轉(zhuǎn)換到底電平；2.在高電平轉(zhuǎn)換到低電平的過程中，觸點(diǎn)有非常明顯的抖動(dòng)?！ ∠旅娴膬蓮垐D是按鍵在斷開的時(shí)候抓到的波形。也可以看到兩個(gè)明顯的趨勢(shì)：1.按鍵的變化趨勢(shì)比較緩慢，從低電平變?yōu)楦唠娖叫枰蟾?0~20ms的時(shí)間；2.按鍵斷開時(shí)沒有閉合時(shí)那么大的抖動(dòng) 下面兩張圖是用手迅速閉合按鍵然后就斷開時(shí)，按鍵的輸出波形。 在處理按鍵抖動(dòng)的程序中，必須同時(shí)考慮消除閉合和斷開兩種情況下的抖動(dòng)。所以,對(duì)于按鍵消抖的處理，必須按最差的情況來考慮。我們從上面的圖上可以看到，按鍵輸出的信號(hào)的跳變時(shí)間（上升沿和下降沿）最大是在20ms左右。按鍵一次閉合最短的時(shí)間大概是12
3、0ms左右。如果我們把按鍵的輸出做為一個(gè)時(shí)鐘域（時(shí)鐘頻率未知，但信號(hào)的slowrate是已知的，既最大20ms左右）的信號(hào)，用另外一個(gè)時(shí)鐘來采集這個(gè)按鍵的輸出，則就可以把按鍵的消抖歸結(jié)為一個(gè)最基本的CDC問題來處理。而問題的核心是如何確定采集時(shí)鐘的頻率。假設(shè)采集時(shí)鐘的周期小于20ms，那么，采集時(shí)鐘就有可能兩次采到按鍵斷開時(shí)的不確定的值，就沒有辦法避免采用CDC電路所想避免的問題。所以采集時(shí)鐘的周期必須要大于20ms。假設(shè)采集時(shí)鐘的周期大于120ms的話，就有可能采不到按鍵的閉合信號(hào)，所以采集時(shí)鐘的周期必須小于120ms。我們?cè)谶@里選用周期為25ms的采集時(shí)鐘（頻率為40Hz）。下面
4、的verilog實(shí)現(xiàn)實(shí)際上是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的CDC電路，直接可以用來做按鍵的消抖。moduleRMV_BJ(BJ_CLK,//采集時(shí)鐘，40HzRESET,//系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)BUTTON_IN,//按鍵輸入信號(hào)BUTTON_OUT//消抖后的輸出信號(hào));inputB_CLK;inputRESET;inputBUTTON_IN;outputBUTTON_OUT;regBUTTON_IN_Q,BUTTON_IN_2Q,BUTTON_IN_3Q;always@(posedgeBJ_CLKornegedgeRESET)beginif(~RESET)beginBUTTON_IN_Q<=1’b1;BUT
5、TON_IN_2Q<=1’b1;BUTTON_IN_3Q<=1’b1;endelsebeginBUTTON_IN_Q<=BUTTON_IN;BUTTON_IN_2Q<=BUTTON_IN_Q;BUTTON_IN_3Q<=BUTTON_IN_2Q;endendwireBUTTON_OUT=BUTTON_IN_2Q
6、BUTTON_IN_3Q;endmodule在實(shí)際的實(shí)現(xiàn)中，我們首先要生成一個(gè)40Hz的時(shí)鐘，然后有多少個(gè)按鍵就將上面的模塊例化多少次就可以了。比如說我們有4個(gè)按鍵，那么下面的實(shí)現(xiàn)就可以了。其中KEY_CTL[3:0]是按鍵的輸入，KEY_OUT[3:0]是按鍵的輸出。RMV
7、_BJRMV_BJ0(.BJ_CLK(BJ_CLK),.RESET(RESET),.BUTTON_IN(KEY_CTL[0]),.BUTTON_OUT(KEY_OUT[0]));RMV_BJRMV_BJ1(.BJ_CLK(BJ_CLK),.RESET(RESET),.BUTTON_IN(KEY_CTL[1]),.BUTTON_OUT(KEY_OUT[1]));RMV_BJRMV_BJ2(.BJ_CLK(BJ_CLK),.RESET(RESET),.BUTTON_IN(KEY_CTL[2]),.BUTTON_OUT(KEY_OUT[2]));RMV_BJRMV_BJ3(.BJ_CLK(
8、BJ_CLK),.RESET(RESET),.BUTTON_IN(KEY_CTL[3]),.BUTTON_OUT(KEY_OUT[3])); 下面的波形是實(shí)測(cè)出來的按鍵消抖前后的波形，紅色的為消抖前，白色的為消抖后?！ ∫⒁獾氖?，經(jīng)過處理后的按鍵信號(hào)，實(shí)際上是一個(gè)時(shí)鐘域?yàn)?0Hz的信號(hào)，如果我們要將按鍵送給后級(jí)電路使用，那么必須要將其轉(zhuǎn)換到后級(jí)電路的時(shí)鐘域中，轉(zhuǎn)換的方法與上面所述CDC電路相同。 另外不同的按鍵的閉合，斷開抖動(dòng)時(shí)間都是有差異的，上
