項目名稱：單獨按鍵消抖

具體要求：消除按鍵按下以及抬起時所帶來的抖動。

項目分析：

1. 按鍵電路

2.?抖動的產(chǎn)生

通常的按鍵所用開關(guān)為機械彈性開關(guān)，當機械觸點斷開、閉合時，由于機械觸點的彈性作用，一個按鍵開關(guān)在閉合時不會馬上穩(wěn)定地接通，在斷開時也不會一下子斷開。因而在閉合及斷開的瞬間均伴隨有一連串的抖動。

3.?按鍵抖動帶來的危害? ?

鍵抖動會引起一次按鍵被誤讀多次。為確保 CPU 對鍵的一次閉合僅作一次處理，必須去除鍵抖動。在鍵閉合穩(wěn)定時讀取鍵的狀態(tài)，并且必須判別到鍵釋放穩(wěn)定后再作處理。

4.?抖動的一些參數(shù)

抖動時間的長短由按鍵的機械特性決定，一般為 5ms～10ms。這是一個很重要的時間參數(shù)，在很多場合都要用到。按鍵穩(wěn)定閉合時間的長短則是由操作人員的按鍵動作決定的，一般為零點幾秒至數(shù)秒。

5.?解決辦法

一是延時重采樣；二是持續(xù)采樣。從理論上來說，延時（如10ms）重采樣的準確率肯定低于持續(xù)采樣。筆者采用持續(xù)采樣。

架構(gòu)圖如下：

key_n：帶有抖動的低電平有效的按鍵輸入（按鍵按下為低電平）

click_n：濾除抖動之后的低電平有效的按鍵波形

系統(tǒng)設計：

1.?工程的名稱：key_filter

2.?狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如下：

MASK_TIME : 持續(xù)采樣的時間（選擇為 10ms）

設計代碼如下：

/*

模塊名稱：key_filter ?

模塊功能：消除按鍵按下以及抬起時所帶來的抖動。?

*/

module key_filter (clk, rst_n, key_n, click_n);

????????input clk;

????????input rst_n;

????????input key_n;

????????output reg click_n;

????????parameter MASK_TIME = 500_000;//驅(qū)動時鐘為 50M，10ms

?????????????????????????????????????????????????????????????????//為 500_000 個周期

????????reg [18:0] cnt;

????????reg state;

????????localparam s0 = 1'b0,

????????????????????????????s1 = 1'b1;

????????always @ (posedge clk or negedge rst_n)

????????????begin

????????????????if (!rst_n)

????????????????????begin

????????????????????????click_n <= 1'b1;

????????????????????????cnt <= 19'd0;

????????????????????????state <= s0;

????????????????????end

????????????????else

????????????????????begin

????????????????????????case (state)

????????????????????????????s0 : begin

????????????????????????????????if (key_n == 1'b0)

????????????????????????????????????begin

????????????????????????????????????????if (cnt < MASK_TIME - 1)

????????????????????????????????????????????begin

????????????????????????????????????????????????cnt <= cnt + 1'b1;

????????????????????????????????????????????end

????????????????????????????????????????else

????????????????????????????????????????????begin

????????????????????????????????????????????????state <= s1;

????????????????????????????????????????????????cnt <= 19'd0;

????????????????????????????????????????????????click_n <= 1'b0;

????????????????????????????????????????????end

????????????????????????????????????????end

????????????????????????????????????else

????????????????????????????????????????begin

????????????????????????????????????????????click_n <= 1'b1;

????????????????????????????????????????????cnt <= 19'd0;

????????????????????????????????????????????state <= s0;

????????????????????????????????????????end

????????????????????????????????????end

????????????????????????????s1 : begin

????????????????????????????????????if (key_n == 1'b1)

????????????????????????????????????????begin

????????????????????????????????????????????if (cnt < MASK_TIME - 1)

????????????????????????????????????????????????begin

????????????????????????????????????????????????????cnt <= cnt + 1'b1;

????????????????????????????????????????????????end

????????????????????????????????????????????else

????????????????????????????????????????????????begin

????????????????????????????????????????????????????click_n <= 1'b1;

????????????????????????????????????????????????????state <= s0;

????????????????????????????????????????????????????cnt <= 19'd0;

????????????????????????????????????????????????end

????????????????????????????????????????????end

????????????????????????????????????????else

????????????????????????????????????????????begin

????????????????????????????????????????????????click_n <= 1'b0;

????????????????????????????????????????????????cnt <= 19'd0;

????????????????????????????????????????????????state <= s1;

????????????????????????????????????????????end

????????????????????????????????????????end

????????????????????????????????????default : state <= s0;

????????????????????????????endcase

????????????????????????end

????????????????end

endmodule

激勵代碼如下：

/*

模塊名稱：key_filter_tb

模塊功能：為 key_filter 模塊提供激勵信號

*/

`timescale 1ns/1ps

module key_filter_tb;

????????reg clk;

????????reg rst_n;

????????reg key_n;

????????wire click_n;

????????initial begin?

????????????clk = 1;

????????????key_n = 1;

????????????rst_n = 0;

????????????#200.1

????????????rst_n = 1;

????????????#200

????????????key_n = 0;

????????????#10

????????????key_n = 1;//模仿按鍵按下時的抖動

????????????#20

????????????key_n = 0;

????????????#80

????????????key_n = 1;

????????????#200

????????????key_n = 0;

????????????#400//按下的時間超過濾除抖動的時間

????????????key_n = 1;

????????????#10

????????????key_n = 0;//模仿按鍵抬起時的抖動

????????????#20

????????????key_n = 1;

????????????#80

????????????key_n = 0;

????????????key_n = 1;

????????????#800 $stop;

????????end

????????always #10 clk = ~clk;//本地晶振為 50MHz

????????key_filter

????????????#(

????????????.MASK_TIME(5)//仿真時，將濾除抖動的時間改成 5 個時鐘周期

????????????????)

????????????????key_filter_dut(

????????????????????.clk(clk),

????????????????????.rst_n(rst_n),

????????????????????.key_n(key_n),

????????????????????.click_n(click_n)

????????????????);

endmodule

解析：

模仿按鍵抖動時，抖動的時間（低電平或者高電平的持續(xù)時間）一定不要超過，否則將會被認為按鍵按下或者抬起。模仿按鍵真正按下或者真正抬起時，給予的時間一定要超過抖動（低電平或者高電平的持續(xù)時間）的時間。

仿真波形如下：

本次設計成功地將按鍵按下以及抬起時的抖動濾除。