按键去抖专业课程设计.doc

目录摘要2第一章EDA技术简介3第二章按键去抖设计规定4第三章按键去抖分析4第四章按键去抖设计方案5第五章按键去抖模块65.1去抖动电路模块65.2去抖动电路模块程序65.3按键扫描模块85.4按键扫描程序8第六章按键去抖顶层原理图设计96.1顶层原理图源文献96.2顶层原理图时序仿真图10第七章学习心得11课程设计评分表12摘要为理解决FPGA/CPLD系统按键抖动问题，用VHDL语言有限状态机办法，在S0状态下检测到有按键操作则转入延时状态S1,延时结束后，用状态S2，S3，S4对按键进行持续三次取样,如果三次取样均为低电平，则转入状态S5并输出按键确认信号,否则，返回状态S0。电路经仿真分析，并下载到，EPM7128ATC100芯片进行了验证，可以保证每次按键操作,产生一次按键确认，有较好按键消抖效果，性能稳定。重要创新点是用VHDL语言有限状态机设计按键消抖。核心词:按键消抖；电路仿真；VHDL;状态机第一章EDA技术简介随着电子技术和计算机技术飞速发展，电子线路设计工作也日益显得重要。通过人工设计、制作实验板、调试再修改多次循环才定型老式产品设计办法必然被计算机辅助设计所取代，由于这种费时费力又费资源设计调试办法既增长了产品开发成本，又受到实验工作场地及仪器设备限制。为了克服上述困难，加拿大InteractiveImageTechnologies公司推出基于Windows95／98／NT操作系统EDA软件（ElectronicsWorkbench“电子工作台”，EWB）。她可以将不同类型电路组合成混合电路进行仿真。EWB是用在计算机上作为电子线路设计模仿和仿真新软件包，是一种具备很高实用价值计算机辅助设计工具。当前已在电子工程设计等领域得到了广泛地应用。与当前流行电路仿真软件相比较，EWB具备界面直观、操作以便等长处。她变化了有些电路仿真软件输入电路采用文本方式不便之处，该软件在创立电路、选用元器件测试仪器等均可以直接从屏幕图形中选用，并且测试仪器图形与实物外形基本相似，从而大大提高了电子设计工作效率。此外，从另一角度来看，随着计算机技术和集成电路技术发展，当代电子与电工设计，已经步入了电子设计自动化（EDA）时代，采用虚拟仿真手段对电子产品进行前期工作调试，已成为一种发展必然趋势。通过对实际电子线路仿真分析，从而提高对电路分析、设计和创新能力。第二章按键去抖设计规定按键开关是电子设备实现人机对话重要器件之一。由于大某些按键是机械触点，在触点闭合和断开时都会产生抖动。为避免抖动引起误动作导致系统不稳定,就规定消除按键抖动，保证按键每按一次只做一次响应[1，2]。随着可编程逻辑器件综合性能不断提高,它已经象单片机同样，广泛应用在各种数字逻辑领域。用可编程逻辑器件直接获取键盘信息也得到广泛应用。这里提出用VHDL语言编程有限状态机设计办法来实现按键消抖，经仿真分析和下载实现,这种办法设计消抖电路可以较好地实现电路功能,进行迅速按键时都能保证每按一次做一次响应，且性能稳定。本课程设计详细规定如下：(1)设计一种4路独立键盘输入电路，读取键盘键值并通过发光二极管显示出来。(2)输入为时钟信号CLK（50MHz），按键状态KEY1，KEY2，KEY3，KEY4。(3)输出为D1，D2，D3，D4。依照按键状态控制发光二极管亮灭。第三章按键去抖分析按键消抖核心是提取稳定低电平(或高电平)状态，滤除按键稳定先后抖动脉冲。在用基于VHDL语言时序逻辑电路设计按键消抖电路时，可以用一种时钟脉冲信号对按键状态进行取样,当第一次采样到低电平时,启动延时电路,延时结束后,再对按键信号进行持续三次取样，如果三次取样都为低电平,则可以以为按键已经处在稳定状态，这时输出一种低电平按键确认信号,如果持续三次取样中，至少有一次是高电平,则以为按键仍处在抖动状态，此时不进行按键确认,按键输出信号为高电平。第四章按键去抖设计方案按键消抖普通采用硬件和软件消抖两种办法。硬件消抖是运用电路滤波原理实现,软件消抖是通过按键延时来实现。在微机系统中普通都采用软件延时消抖办法。在用可编程逻辑器件FPGA/CPLD设计数字系统中，也可以用VHDL语言设计相应时序和逻辑电路,对按键信号进行解决,同样可以达到消抖目。本文运用Altera公司可编程逻辑器件CPLD和Quartus,设计性能可靠按键消抖电路。该控制电路采用VHDL语言有限状态机设计法来描述和实现，其状态转换图如图1所示。图1按键去状态转换图电路复位信号Reset有效时,电路进入复位状态S0,在S0状态下时钟信号CLK以一定频率采样按键输入信号Keyin,如果采样到Keyin=
1
则停留在S0状态,并继续采样按键输入信号状态,一旦采样到输入信号是低电平,即Keyin=
0
,则转入S1延时状态,进行消抖延时