基于VHDL語(yǔ)言的按鍵消抖電路設(shè)計(jì)及仿真

電路的復(fù)位信號(hào)Reset有效時(shí)，電路進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)S0，在S0狀態(tài)下時(shí)鐘信號(hào)CLK以一定的頻率采樣按鍵輸入信號(hào)Key_in，如果采樣到Key_in=‘1’則停留在S0狀態(tài)，并繼續(xù)采樣按鍵輸入信號(hào)的狀態(tài)，一旦采樣到輸入信號(hào)是低電平，即Key_in=‘0’，則轉(zhuǎn)入S1延時(shí)狀態(tài)，進(jìn)行消抖延時(shí)，當(dāng)延時(shí)結(jié)束時(shí)Delay_end=‘1’，則轉(zhuǎn)入在S2狀態(tài)，在此狀態(tài)下時(shí)鐘信號(hào)CLK以一定頻率采樣按鍵輸入Key_in的狀態(tài)，如果采樣到Key_in為高電平即Key_in=‘1’則轉(zhuǎn)回狀態(tài)S0，表示按鍵仍處在抖動(dòng)狀態(tài)，如果采樣到Key_in=‘O’，則轉(zhuǎn)入狀態(tài)S3；狀態(tài)S3，S4的轉(zhuǎn)換過(guò)程和條件跟S2相同，在S4狀態(tài)下，如果Key_in=‘0’則轉(zhuǎn)入S5狀態(tài)，當(dāng)?shù)竭_(dá)狀態(tài)S5時(shí)．表示經(jīng)過(guò)S2，S3，S4三個(gè)連續(xù)狀態(tài)檢測(cè)按鍵輸入Key_in的狀態(tài)都為‘0’，則認(rèn)為按鍵處在穩(wěn)定狀態(tài)，并在S5輸出按鍵確認(rèn)信號(hào)Key_confirm=‘1’。同時(shí)在狀態(tài)S5下時(shí)鐘信號(hào)CLK檢測(cè)按鍵輸入狀態(tài)，當(dāng)檢測(cè)到按鍵輸入Key_in=‘0’，表示按鍵仍未釋放，則停留在S5繼續(xù)檢測(cè)按鍵輸入信號(hào)狀態(tài)，如果檢測(cè)到Key_in=‘1’，表示按鍵已經(jīng)釋放，則轉(zhuǎn)回狀態(tài)S0，等待下一次按鍵操作。

3 按鍵消抖電路的仿真分析
消抖電路的仿真圖如圖3所示。當(dāng)復(fù)位信號(hào)Reset=‘0’時(shí)，狀態(tài)機(jī)Key處在S0狀態(tài)，同時(shí)以CLK的時(shí)鐘頻率采樣按鍵輸入信號(hào)Din的狀態(tài)，當(dāng)CLK第一次采樣到Din為低電平時(shí)，此時(shí)可能發(fā)生了按鍵操作，隨即狀態(tài)機(jī)Key進(jìn)入S1消抖延時(shí)狀態(tài)，當(dāng)延時(shí)結(jié)束時(shí)delay_end=‘1’(延時(shí)結(jié)束信號(hào))，跟接著狀態(tài)機(jī)KEY的S2，S3，S4連續(xù)三個(gè)狀態(tài)對(duì)按鍵輸入信號(hào)Din進(jìn)行采樣，當(dāng)三個(gè)狀態(tài)下采樣到Din信號(hào)都是低電平，則轉(zhuǎn)入S5狀態(tài)，并產(chǎn)生按鍵確認(rèn)信號(hào)Key_confirm=‘1’，同時(shí)在S5狀態(tài)下等待按鍵釋放，在此狀態(tài)下當(dāng)CLK時(shí)鐘信號(hào)檢測(cè)到Din為高電平時(shí)轉(zhuǎn)回狀態(tài)S0。因按鍵釋放瞬間也會(huì)發(fā)生抖動(dòng)，所以由波形圖可以看出，當(dāng)按鍵釋放瞬間由狀態(tài)S5轉(zhuǎn)回狀態(tài)S0，在S0狀態(tài)下，因按鍵抖動(dòng)CLK時(shí)鐘又檢測(cè)到Din為低電平，隨即轉(zhuǎn)入S1進(jìn)行消抖延時(shí)，經(jīng)過(guò)S1的消抖延時(shí)后，按鍵已經(jīng)穩(wěn)定，Din為穩(wěn)定的高電平，所以在狀態(tài)S2檢測(cè)到Din為高電平，則轉(zhuǎn)入S0狀態(tài)，到此時(shí)完成一次按鍵的操作，等待下一次按鍵操作，如果沒(méi)有按鍵操作，即按鍵沒(méi)按下，則一直保持在狀態(tài)S0。

4 結(jié) 語(yǔ)
采用有限狀態(tài)機(jī)方法設(shè)計(jì)按鍵消抖電路，再根據(jù)按鍵的特性設(shè)定合適的延時(shí)時(shí)間(一般10 ms)后，通過(guò)仿真分析及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，能夠起到很好的消抖效果，而且性能穩(wěn)定，能確保每一次按鍵操作，產(chǎn)生一次按鍵確認(rèn)，可廣泛應(yīng)用于可編程邏輯器件的鍵盤(pán)掃描設(shè)計(jì)中。