VHDL任意整数分频器设计.docVIP

1、按键去抖电路的设计 一、按键电路 ??? 常用的非编码键盘,每个键都是一个常开开关电路。 ??? 计数器输入脉冲最好不要直接接普通的按键开关，因为记数器的记数速度非常快,按键、触点等接触时会有多次接通和断开的现象。我们感觉不到，可是记数器却都记录了下来。例如，虽然只按了1下,记数器可能记了3下。因此，使用按键的记数电路都会增加单稳态电路避免记数错误。 二、按键消抖 ??? 通常的按键所用开关为机械弹性开关,当机械触点断开、闭合时,电压信号小型如下图。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。键抖动会引起一次按键被误读多次。为确保CPU对键的一次闭合仅作一次处理,必须去除键抖动。在键闭合稳定时读取键的状态,并且必须判别到键释放稳定后再作处理。按键的抖动,可用硬件或软件两种方法。 三、硬件消抖 ??? 在键数较少时可用硬件方法消除键抖动。下图所示的RS触发器为常用的硬件去抖。 图中两个“与非”门构成一个RS触发器。当按键未按下时,输出为1;当键按下时,输出为0。此时即使用按键的机械性能,使按键因弹性抖动而产生瞬时断开（抖动跳开B）,中要按键不返回原始状态A,双稳态电路的状态不改变,输出保持为0,不会产生抖动的波形。也就是说,即使B点的电压波形是抖动的,但经双稳态电路之后,其输出为正规的矩形波。这一点通过分析RS触发器的工作过程很容易得到验证。 ??? 利用电容的放电延时，采用并联电容法，也可以实现硬件消抖： 四、软件延时消抖 如果按键较多,常用软件方法去抖,即检测出键闭合后执行一个延时程序,产生5ms～10ms的延时,让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5ms～10ms的延时,待后沿抖动消失后才能转入该键的处理程序。 五、VHDL按键去抖 按键检测需要消抖，一般有硬件和软件两种方式。硬件就是加去抖动电路，这样从根本上解决按键抖动问题。 除了用专用电路以外，用可编程FPGA或者CPLD设计相应的逻辑和时序电路，对按键信号进行处理，同样可以达到去抖动的目的。 本例中用状态机实现了消抖电路： 端口描述：clk 输入检测时钟；reset 复位信号；din 原始按键信号输入； dout 去抖动输出信号。 VHDL源码如下： LIBRARY ieee; USE ieee.std_logic_1164.all; USE ieee.std_logic_unsigned.all; ENTITY xiaod IS PORT ( clk : IN STD_LOGIC ; reset : IN STD_LOGIC ; din : IN STD_LOGIC ; dout : OUT STD_LOGIC ); END ENTITY; ARCHITECTURE RTL OF xiaod IS TYPE state IS( s0,s1,s2,s3); SIGNAL pre_s, next_s: state; BEGIN P0:PROCESS( reset, clk ) BEGIN if reset = 0 then pre_s = s0; elsif rising_edge( clk ) then pre_s = next_s; else null; end if; END PROCESS P0; P1:PROCESS( pre_s, next_s, din ) BEGIN case pre_s is when s0 =dout = 1; if din = 1 then next_s = s0; else next_s = s1; end if; when s1 = dout = 1; if din = 1 then next_s = s0; else next_s = s2; end if; when s2 = dout = 1; if din = 1 then next_s = s0; else next_s = s3; end if; when s3 = dout = 0; if din = 1 then next_s = s0; else next_s = s1; end if; en