当前位置:首页 > 嵌入式 > 嵌入式教程
[导读]按键弹跳消除模块的原理及应用

按键在数字电路设计中经常用到。按键的弹跳现象是数字系统设计中存在的客观问题。按键是机械触点,当接触点断开或闭合时会产生抖动。为使每一次按键只做一次响应,就必须去除抖动。本文对按键的抖动信号进行了分析,并通过计数器的方式完成了消除抖动电路模块的设计。把该模块应用到按键控制LCD显示的系统中,并在Memec代理的Virtex-4 MB系统实验板上实现了该系统。消抖电路的效果良好,按键控制LCD显示结果正常。

按键开关是电子设备人机交互的主要器件之一。按键大多是机械式开关结构,由于机械式开关的核心部件为弹性金属簧片,因而在开关切换的瞬间会在接触点出现来回弹跳的现象。对于灵敏度比较高的电路,这种弹跳现象引起的信号抖动会造成误动作而影响到系统的正确性。因此,我们需要设计按键弹跳消除电路来去除抖动.。

1.弹跳消除电路的原理和功能

按键开关的典型连线分为低电平有效和高电平有效,本文的是低电平有效。

机械开关的抖动存在三种情况:按下时有抖动,松开时也有抖动;按下时有抖动,松开时无抖动;按下时无抖动,松开时有抖动。机械开关的抖动波形、抖动次数、抖动时间都是随机的,并不是每次都会产生抖动。

不同开关的最长抖动时间也不同。抖动时间的长短和机械开关特性有关,一般为5ms到10ms。但是,某些开关的抖动时间长达20ms,甚至更长。所以,在具体设计中要具体分析,根据实际情况来调整设计。

弹跳现象以及弹跳消除如图1 所示,虽然只是按下按键一次后放掉,结果在按键信号稳定先后竟出现了多个段脉冲,如果将这样的信号直接送到计数器之类的时序电路,结果将可能发生计数超过一次以上的误动作,从而误以为键盘按了多次。因此,必须加上弹跳消除电路,除去短脉冲,避免误操作的发生。



 


2.按键弹跳消除模块的实现

为了使按键弹跳消除模块的更加简洁,并且移植性好,在此用计数器的方式实现消除按键抖动的功能。

2.1 计数器模值的计算

计数器模值的确定是按键弹跳消除效果的关键问题,如果值过大,即采样时间过长,就会漏掉正确的信号;如果值过小,采样时间过短,则会将毛刺误认为是输入信号。

计数器的模值n根据抖动信号的脉冲宽度和采样信号clk的周期大小决定。根据一般人按键的速度小于10Hz(每秒小于10次),所以按键时间大于100ms,按占空比50%计算,按下的时间大于50ms。按这种约定,我们认为按下的时间小于50ms的为抖动信号,按下的时间大于50ms的是按键信号。即n=50ms/采样脉冲信号周期,这样就可以把按下的时间小于50ms的抖动信号滤掉。

在此,根据实验板提供的系统时钟来确定实际需要的模值。实验板提供的系统时钟为100mHz,通过分频后得到25mHz的时钟,50ms*25mHz得到count的模值为21’h1312D0。采用这个模值得到的消抖时间大约为50ms,符合要求。

2.2 程序设计

设计一个高脉冲计数器count1和一个低脉冲计数器conut0。引入一个采样脉冲信号clk,对输入信号button_in进行采样,并对clk进行计数。若button_in为高电平,count1做加法计数,直到count1各位全为1,停止计数,归零,使消抖后的输出信号button_out输出1。若button_in为低电平,count0做加法计数,直到count0各位全为1,停止计数归零,并使消抖后的输出信号button_out输出0。
部分程序如下:

module filter(clk,
reset,
button_in,
button_out);
input clk;
input reset;
input button_in;
output button_out;
wire buttong_out1;
reg [20:0] count0;
reg [20:0] count1;
reg button_out1_reg;
……
assign button_out=button_out1_reg;
//对输入进行采样,计数
always@(posedge clk or negedge reset)
begin
if(!reset) count1
always@(posedge clk or negedge reset)
begin
if(!reset) count0



 
[!--empirenews.page--]

3 按键弹跳消除模块的实际应用

利用Memec virtex-4 开发板,通过开发板上的按钮输入8位的01控制代码,用开发板上的开关输入状态控制位,从而控制板上的1602 C型字符型液晶模块的显示模式和内容。

LCD控制信号生成模块:根据按钮输入,产生控制显示模块的8位控制信号。对按钮送入该模块的1位(0/1)信号进行保存并进行转换,使每8次输入形成一个8位的信号。如果输入不满8位或需重新输入,则取消上次结果;如果确定输入结果正确,则将8位信号保存并输出。

LCD显示控制模块:完成1602 C型字符型液晶模块的初始化,并根据控制信号完成状态转换。



 

总系统设计如图4:



 

结束语

本文进行性模块化设计,实现了弹跳消除电路模块、LCD控制信号生成模块和LCD显示控制模块组成的系统的具体功能,在Memec实验板上运行效果良好。并且在用FPGA进行电路调试的时候,可以将该系统嵌入其它电路中,增加需要的测试点和观察点,通过按钮控制显示,可以动态的对电路进行测试,找出问题,使调试更加直观,从而提高的FPGA的内部信号的可观察性,提高验证效率。

本站声明: 本文章由作者或相关机构授权发布,目的在于传递更多信息,并不代表本站赞同其观点,本站亦不保证或承诺内容真实性等。需要转载请联系该专栏作者,如若文章内容侵犯您的权益,请及时联系本站删除。
换一批
延伸阅读

9月2日消息,不造车的华为或将催生出更大的独角兽公司,随着阿维塔和赛力斯的入局,华为引望愈发显得引人瞩目。

关键字: 阿维塔 塞力斯 华为

加利福尼亚州圣克拉拉县2024年8月30日 /美通社/ -- 数字化转型技术解决方案公司Trianz今天宣布,该公司与Amazon Web Services (AWS)签订了...

关键字: AWS AN BSP 数字化

伦敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英国汽车技术公司SODA.Auto推出其旗舰产品SODA V,这是全球首款涵盖汽车工程师从创意到认证的所有需求的工具,可用于创建软件定义汽车。 SODA V工具的开发耗时1.5...

关键字: 汽车 人工智能 智能驱动 BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越来越多用户希望企业业务能7×24不间断运行,同时企业却面临越来越多业务中断的风险,如企业系统复杂性的增加,频繁的功能更新和发布等。如何确保业务连续性,提升韧性,成...

关键字: 亚马逊 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,据媒体报道,腾讯和网易近期正在缩减他们对日本游戏市场的投资。

关键字: 腾讯 编码器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中国国际大数据产业博览会开幕式在贵阳举行,华为董事、质量流程IT总裁陶景文发表了演讲。

关键字: 华为 12nm EDA 半导体

8月28日消息,在2024中国国际大数据产业博览会上,华为常务董事、华为云CEO张平安发表演讲称,数字世界的话语权最终是由生态的繁荣决定的。

关键字: 华为 12nm 手机 卫星通信

要点: 有效应对环境变化,经营业绩稳中有升 落实提质增效举措,毛利润率延续升势 战略布局成效显著,战新业务引领增长 以科技创新为引领,提升企业核心竞争力 坚持高质量发展策略,塑强核心竞争优势...

关键字: 通信 BSP 电信运营商 数字经济

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央广播电视总台与中国电影电视技术学会联合牵头组建的NVI技术创新联盟在BIRTV2024超高清全产业链发展研讨会上宣布正式成立。 活动现场 NVI技术创新联...

关键字: VI 传输协议 音频 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日举办的2024年长三角生态绿色一体化发展示范区联合招商会上,软通动力信息技术(集团)股份有限公司(以下简称"软通动力")与长三角投资(上海)有限...

关键字: BSP 信息技术
关闭
关闭