FPGA入门基础之按键消抖实验

作者: FPGA技术实战

引言:按键在电子产品中经常用到,由于按键的机械特性,按键在闭合或松开的瞬间伴随着一连串的抖动,这样的抖动将直接影响设计系统的稳定性。因此,必须对抖动进行处理。本文介绍如何在FPGA中实现按键消抖处理。

1. 原理概述

在机械按键的触点闭合和断开时,都会产生抖动,为了保证系统能正确识别按键的开关,就必须对按键的抖动进行处理。按键抖动如下图所示。

按键抖动.JPG

抖动时间的长短由按键的机械特性决定,一般为5ms~10ms。这是一个很重要的时间参数,在很多场合都要用到。按键稳定闭合时间的长短则是由操作人员的按键动作决定的,一般为零点几秒至数秒。按键抖动会引起一次按键被误读多次,如图2所示。
按键消抖处理即:每次在按键闭合或松开期间,跳过这段抖动时间,再检测按键的状态。故通过简单的延时就可实现按键的消抖动。

2.软件代码设计

按键滤波模块key_filter.v设计采用状态机实现按键按下和弹起检测。

10ms延迟定时器:

always @(posedge clk_i)begin //10ms 延迟定时器

    if(cnt10ms < CNT_10MS) 

        cnt10ms <= cnt10ms + 1'b1;

    else 

        cnt10ms <= 25'd0;

end

按键检测状态机:

always @(posedge clk_i)begin

    key_s_r <= key_s;

end


always @(posedge clk_i)begin

    if(en_10ms)begin //10ms 延迟定时器

        case(key_s)

        KEY_S0:begin

           if(!key_i) //判断按键是否按下,如果按下,则转入状态KEY_S1

               key_s <= KEY_S1; 

        end  

        KEY_S1:begin

           if(!key_i) //10ms后,再次判断按键是否按下,

               key_s <= KEY_S2; //如果按下,则转入状态KEY_S2

            else 

               key_s <= KEY_S0; //如果未按下,则转回KEY_S0

        end 

        KEY_S2:begin

           if(key_i) //10ms后,判断按键是否弹起,如果弹起,则转入状态KEY_S3

               key_s <= KEY_S3; 

        end  

        KEY_S3:begin

           if(key_i) //10ms后,再次判断按键是否弹起,

              key_s <= KEY_S0; //如果弹起,则转入状态KEY_S0

            else   

              key_s <= KEY_S2; //如果未弹起,则转回KEY_S2

        end

        endcase                  

    end

end

按键有效输出:当状态从KEY_S1 转到 KEY_S2 代表依次按钮按下 key_cap 输出一次高电平。

3.硬件测试与验证

  • 硬件平台:XC7Z035FFG676-2

  • Vivado软件:2017.4

工程编译完成后,下载bit文件到电路板,测试结果如下所示。

演示.JPG

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