按键消抖的原理和基于fpga的消抖设计

1 按键消抖 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 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 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 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 10 2 图 1 按键抖动过程示意 当系统检测出按键闭合后，执行一个延时程序，产生 510延时；前沿抖动消失后，再一次检测键的状态；如果仍保持闭合状态电平，则确认为真正有键按下。当检测到按键释放后，也要给 510延时，待后沿抖动消失后才能转入该键的处理程序。本案例我们设置经过 20 的高电平才是真正的按键功能。 信号列表如下 ： 信号名 I/O 位宽 说明 1 系统工作时钟 50 1 系统复位信号，低电平有效。 4 按键输入信号，按下高电平。 4 按键有效信号，高电平有效。 3 程序设计 模块代码 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 , , ); = 20 ; = 4 ; 1_000_000 ; ; ; 0 ; 0 ; 0 ; ; ; ; 3 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 ; 0 ; 0 ; (or if(1b0)= 20if(if(= 20= 1= 0; 1& (0); & = 1; (or if(1b0)=