**这是本文档旧的修订版!**
按键消抖
====硬件平台====
设计要求
- 掌握FPGA边沿检测的设计
- 掌握按键消抖的原理
- 基于小脚丫STEP-MXO2第一代开发平台实现按键消抖的功能,实现脉冲和状态翻转输出。
====工作原理====
按键抖动的原理
- 抖动的产生 :通常的按键所用的开关为机械弹性开关,当机械触点断开、闭合时,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,为了不产生这种现象而作的措施就是按键消抖。
- 消除抖动的措施:在按键按下的时刻,会出现波形的抖动,在之后的一段时间内,才会出现平稳的波形。我们舍弃了刚刚检测到按键按下的时刻,读取这一时刻之后20ms左右的按键信息,这样可以防止一次按键被误读多次。
根据上面的原理描述,我们可以对按键的输入管脚进行边沿检测,当检测到输入信号变化后计数开始,计数到20ms时进行采样,然后再对每次采样的值进行下降沿检测,检测的结果作为按键消抖的脉冲输出,然后每次检测到下降沿时让状态输出进行翻转并输出。
====硬件连接====
====代码设计====
设计文件
为了实现对8个LED的控制,我们设计了25位的计数器cnt进行1s周期的循环计数,同时我们定义了一个4位寄存器led_cnt作为状态机的状态控制流水灯的闪烁。状态机共有8个状态,每一个状态对应点亮一个LED灯。
首先是计数器的设计,计数器的计数范围为0~CNTNUM-1,为了实现每个LED灯1秒的点亮时间,设计文件代码中我们定义参数CNTNUM为25000000,但是在仿真文件调用设计文件时,为了方便仿真,我们会将参数CNT_NUM重新赋值为10.
reg [24:0] cnt = 25'd0; always@(posedge clk_in or negedge rst_n_in) begin if(!rst_n_in) begin cnt <= 25'd0; end else if(cnt>=CNT_NUM-1) begin cnt <= 25'd0; end else begin cnt <= cnt + 25'd1; end end
然后我们需要对状态机的状态进行控制,使得作为状态的寄存器led_cnt实现从0到7的循环加一操作。
reg [3:0] led_cnt = 4'd0; always@(posedge clk_in or negedge rst_n_in) begin if(!rst_n_in) begin led_cnt <= 4'd0; end else if(cnt==CNT_NUM-1) begin if(led_cnt==4'd7) led_cnt <= 4'd0; else led_cnt <= led_cnt + 4'd1; end end
最后是组合逻辑,根据led_cnt的不同状态控制不同的LED点亮。
always@(led_cnt) begin case(led_cnt) 4'd0: led_out = 8'b1111_1110; 4'd1: led_out = 8'b1111_1101; 4'd2: led_out = 8'b1111_1011; 4'd3: led_out = 8'b1111_0111; 4'd4: led_out = 8'b1110_1111; 4'd5: led_out = 8'b1101_1111; 4'd6: led_out = 8'b1011_1111; 4'd7: led_out = 8'b0111_1111; default: led_out = 8'b1111_1111; endcase end
测试文件
测试文件中我们需要对设计文件中的参数CNT_NUM进行重新赋值
parameter CNT_NUM = 10; Water_led #(.CNT_NUM(CNT_NUM)) Water_led_uut ( .clk_in(sys_clk), .rst_n_in(sys_rst_n), .led_out(led_out) );
引脚分配如下:
管脚名称 | clkin| rstnin | ledout[0] | ledout[1] |ledout[2] | ledout[3] |ledout[4] | ledout[5] |ledout[6] | led_out[7] | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
FPGA管脚 | C1 | A2 | B14 | C14 | E14 | F14 | G14 | J14 | K14 | L14 |
仿真结果
资源报告
资源 | 数量 | 比例 | 说明 |
---|---|---|---|
LUTs | 28 | 4% | |
寄存器 | 33 | 2% | |
存储器 | 0 | 0% | |
IO管脚 | 10 | ||
时钟频率 | 25MHz |
知识点
- 分频设计
- 时序控制
- 简单状态机
参考文档
相关文档
文件名称 | 功能 |
---|---|
Water_led.v | 流水灯 |
Water_led_test.v | 测试文件 |