FPGA之按键消抖

目录

1.原理

2.代码

2.1 key_filter.v

2.2 tb_key_filter.v

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1.原理

按键分为自锁式按键和机械按键，图左边为自锁式按键

上图为RS触发器硬件消抖，当按键的个数比较多时常常使用软件消抖。硬件消抖会使用额外的器件占用电路板上的空间。

思路就是使用延时程序去掉抖动的部分，抖动就是不规则的高低电平变化。

只要在20ms之内没有抖动的产生，就可以认为按键的可用的。计数器的作用就是当检测道低电平时就开始计数，当检测到高电平时就清零。

因为50MHZ的时钟，周期为20ns，要计满20ms，20ms=20000_000ns，则计数器要计数20000_000/20=1000_000个时钟周期，所以计数器的值是从0-999_999。

出现了一个问题，若稳定的时间足够长，在稳定期间就会出现多次清零，多个最大值，多个脉冲信号，这不是我们想要的结果。为此对波形图做修改。

此时的原理就是当计数道最大值时计数器不清零，直到下一个按键输入检测到为高电平再清零。

但此时输出信号就不再是一个脉冲信号了，而是一个长长的高电平。因此再次对波形图做修改。

当计数到999_999-1时，就把输出拉高一个时钟周期，然后清零。

以上这张图的tb_cnt是为了仿真的。19-49（前抖动），149-199赋值随机数模拟抖动（后抖动），0-19，199-249赋值为高电平模仿按键未被按下，其余时间赋值为0模仿按键按下。

2.代码

2.1 key_filter.v

module key_filter
#(parameter	CNT_MAX=20'd999_999
)
(input wire 		sys_clk			,input wire 		sys_rst_n		,input wire 		key_in			,output reg	 	key_flag		
);reg [19:0]	cnt_20ms		;always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if (sys_rst_n==1'b0)cnt_20ms<=20'd0;else if(key_in==1'b1)cnt_20ms<=20'd0;else if(cnt_20ms==CNT_MAX)cnt_20ms<=CNT_MAX;elsecnt_20ms<=cnt_20ms+20'd1;always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if (sys_rst_n==1'b0)key_flag<=1'b0;else if(cnt_20ms==CNT_MAX-20'd1)key_flag<=1'b1;elsekey_flag<=1'b0;endmodule

2.2 tb_key_filter.v

`timescale 1ns/1ns
module tb_key_filter();reg 		sys_clk	;
reg 		sys_rst_n;
reg			key_in	;
reg [7:0]	tb_cnt	;//使用计数器进行一个周期的计数，模拟一次按键按下，计数的最大值暂定为250次（8位）wire 		key_flag	;initialbeginsys_clk=1'b1;sys_rst_n<=1'b0;#20sys_rst_n<=1'b1;endalways #10 sys_clk=~sys_clk;always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if(sys_rst_n==1'b0)tb_cnt<=8'd0;else if(tb_cnt==8'd249)tb_cnt<=8'd0;elsetb_cnt<=tb_cnt+8'd1;//模拟按键过程,检测到低电平开始计数，检测到高电平清0
always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if(sys_rst_n==1'b0)key_in<=1'b1;else if(((tb_cnt>=8'd19)&&(tb_cnt<=8'd49))||((tb_cnt>=8'd149)&&(tb_cnt<=8'd199)))	//模仿抖动key_in<={$random}%2;else if((tb_cnt<8'd19)||(tb_cnt>8'd199))//模仿按键未被按下key_in<=1'b1;else key_in<=1'b0;  //模仿稳定时候key_filter 
#(.CNT_MAX(20'd24)  //相当于计数25
)
tb_key_filter
(. sys_clk		(sys_clk),. sys_rst_n		(sys_rst_n),. key_in		(key_in)	,. key_flag		(key_flag)	
);endmodule

计数器最大计数到249，共计数250正确。

0-19 key_in是高电平

计数器计数19-49模拟抖动

49-149模拟按键按下稳定状态

观察标志信号，确在计数稳定25次之后，也就是计数第24的时候拉高标志信号一个时钟周期