浅谈MCU的独立按键消抖动的原因和类型

电子发烧友网工程师 发表于 2018-03-12 10:27:00 收藏 已收藏
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浅谈MCU的独立按键消抖动的原因和类型

电子发烧友网工程师 发表于 2018-03-12 10:27:00

简单的说,进入了电子,不管是学纯模拟,还是学单片机,DSP、ARM等处理器,或者是我们的FPGA,一般没有不用到按键的地方。按键:人机交互控制,主要用于对系统的控制,信号的释放等。因此在这里,FPGA上应用的按键消抖动,也不得不讲!

一、为什么要消抖动

浅谈MCU的独立按键消抖动的原因和类型

如上图所示,在按键被按下的短暂一瞬间,由于硬件上的抖动,往往会产生几毫秒的抖动,在这时候若采集信号,势必导致误操作,甚至系统崩溃;同样,在释放按键的那一刻,硬件上会相应的产生抖动,会产生同样的后果。因此,在模拟或者数字电路中,我们要避免在最不稳定的时候采集信号,进行操作。

对此一般产用消抖动的原理。一般可分为以下几种:

(1)延时

(2)N次低电平计数

(3)低通滤波

在数字电路中,一般产用(1)(2)种方法。后文中将详细介绍。

二、各种消抖动

1. 模拟电路按键消抖动

对于模拟电路中,一般消抖动用的是电容消抖动或者施密特触发等电路,再次不做具体介绍。

浅谈MCU的独立按键消抖动的原因和类型

2. 单片机中按键消抖动

对于单片机中的按键消抖动,本节Bingo根据自己当年写过的单片机其中的一个代码来讲解,代码如下所示:

unsigned char key_sCAN(void)

{

if(key == 0) //检测到被按下

{

delay(5); //延时5ms,消抖

if(key != 0)

retrurn 0; //是抖动,返回退出

while(!key1); // 确认被按下,等下释放

delay(5); //延时5ms,消抖

while(!key1); //确认被释放

return 1; //返回按下信号

}

return 0; //没信号

}

针对以上代码,消抖动的顺序如下所示:

(1)检测到信号

(2)延时5ms,消抖动

(3)继续检测信号,确认是否被按下

a) 是,则开始等待释放

b) 否,则返回0,退出

(4)延时5ms,消抖动

(5)确认,返回按下信号,退出

当然在单片机中也可以循环计数来确认是否被按下。Bingo认为如此,太耗MCU资源,因此再次不做讲述。

3. FPGA中的按键消抖动

对于FPGA中的消抖动,很多教科书上都没有讲述。但Bingo觉得这个很有必要。对于信号稳定性以及准确性分析,按键信号必须有一个稳定的脉冲,不然对系统稳定性有很大的干扰。

此处Bingo用两种方法对FPGA中按键消抖动分析。其中第一种是通过状态机的使用直接移植以上MCU的代码,这个思想在FPGA状态机中很重要。第二种,通过循环n次计数的方法来确认是否真的被按下,这种方法很实用在FPGA这种高速并行器件中。

(1)利用状态机移植MCU按键消抖动

此模块由Bingo无数次修改测试最后成型的代码,在功能上可适配n个按键,在思想上利用单片机采用了单片机消抖动的思想。具体代码实现过程请有需要的自行分析,本模块移植方便,Verilog代码如下所示:

/*************************************************

* Module Name : key_scan_jitter.v

* Engineer : Crazy Bingo

* Target DevICe : EP2C8Q208C8

* Tool versions : QUARTus II 11.0

* Create Date : 2011-6-26

* Revision : v1.0

* Description :

**************************************************/

module key_scan_jitter

#(

parameter KEY_WIDTH = 2

)

(

input clk,

input rst_n,

input [KEY_WIDTH-1:0] key_data,

output key_flag,

output reg [KEY_WIDTH-1:0] key_value

);

reg [19:0] cnt; //delay_5ms(249999)

reg [2:0] state;

//-----------------------------------

always @(posedge clk or negedge rst_n)

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