按键消抖的原理和基于fpga的消抖设计_明德扬资料

1功能概述

按键开关是各种电子设备不可或缺的人机接口,如电脑的键盘等。实际应用中,按键开关通常为机械式弹性开关。当机械点断开、闭合时,由于机械触点的弹性作用,一个按键开关在闭合时不会马上稳定接通,断开时也不会马上断开,在闭合和断开的瞬间均伴随有一连串的抖动。为保证系统及时正确识别,必须对这种情况作出相应处理。我们称之为按键消抖。

按键消抖可分为硬件消抖和软件消抖。硬件消抖的原理是在信号输入系统之前消除抖动干扰,在按键较少的情况下比较适宜。如果按键较多,则使用软件消抖。软件消抖的实质在于降低键盘输入端口的采样频率,将高频抖动略去。需要注意的是,软件消抖需要占据一定的系统资源。

尽管硬件消抖和软件消抖能实现按键消抖功能,串行处理的方式都存在一定的局限性,显得不那么完美。而硬件资源丰富的FPGA系统采用并行处理的模式,利用硬件来减轻软件工作量,通过硬件加速软件消抖处理,即可做到软件消抖并行化,因而在按键消抖处理方面具备非常明显的优势。

优秀的设计程序应该是用最简单的代码(架构、信号)实现功能。在本例中,我们的只需要用4个信号界定,并用很短的代码即可。下面我们先来看看功能要求:

在系统设计中,消除按键抖动的方法五花八门,无论是硬件电路和软件设计都十分成熟。在本项目中,我们将用Verilog语言给出具体实现过程,设计一个程序来检查键值,有效滤除按键抖动区间20 ms的毛刺脉冲。

2设计思路

一般按键所用开关为机械弹性开关,由于机械触点的弹性作用,每个按键开关在闭合时不会马上稳定地接通,在断开时也不会一下子断开。因而在闭合及断开的瞬间均伴随有一连串的抖动,如下图。抖动时间的长短由按键的机械特性决定,一般为5 ms~10 ms。

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