电路的复位信号Reset有效时,电路进入复位状态S0,在S0状态下时钟信号CLK以一定的频率采样按键输入信号Key_in,如果采样到Key_in=‘1’则停留在S0状态,并继续采样按键输入信号的状态,一旦采样到输入信号是低电平,即Key_in=‘0’,则转入S1延时状态,进行消抖延时,当延时结束时Delay_end=‘1’,则转入在S2状态,在此状态下时钟信号CLK以一定频率采样按键输入Key_in的状态,如果采样到Key_in为高电平即Key_in=‘1’则转回状态S0,表示按键仍处在抖动状态,如果采样到Key_in=‘O’,则转入状态S3;状态S3,S4的转换过程和条件跟S2相同,在S4状态下,如果Key_in=‘0’则转入S5状态,当到达状态S5时.表示经过S2,S3,S4三个连续状态检测按键输入Key_in的状态都为‘0’,则认为按键处在稳定状态,并在S5输出按键确认信号Key_confirm=‘1’。同时在状态S5下时钟信号CLK检测按键输入状态,当检测到按键输入Key_in=‘0’,表示按键仍未释放,则停留在S5继续检测按键输入信号状态,如果检测到Key_in=‘1’,表示按键已经释放,则转回状态S0,等待下一次按键操作。
3 按键消抖电路的仿真分析
消抖电路的仿真图如图3所示。当复位信号Reset=‘0’时,状态机Key处在S0状态,同时以CLK的时钟频率采样按键输入信号Din的状态,当CLK第一次采样到Din为低电平时,此时可能发生了按键操作,随即状态机Key进入S1消抖延时状态,当延时结束时delay_end=‘1’(延时结束信号),跟接着状态机KEY的S2,S3,S4连续三个状态对按键输入信号Din进行采样,当三个状态下采样到Din信号都是低电平,则转入S5状态,并产生按键确认信号Key_confirm=‘1’,同时在S5状态下等待按键释放,在此状态下当CLK时钟信号检测到Din为高电平时转回状态S0。因按键释放瞬间也会发生抖动,所以由波形图可以看出,当按键释放瞬间由状态S5转回状态S0,在S0状态下,因按键抖动CLK时钟又检测到Din为低电平,随即转入S1进行消抖延时,经过S1的消抖延时后,按键已经稳定,Din为稳定的高电平,所以在状态S2检测到Din为高电平,则转入S0状态,到此时完成一次按键的操作,等待下一次按键操作,如果没有按键操作,即按键没按下,则一直保持在状态S0。
4 结 语
采用有限状态机方法设计按键消抖电路,再根据按键的特性设定合适的延时时间(一般10 ms)后,通过仿真分析及实验验证,能够起到很好的消抖效果,而且性能稳定,能确保每一次按键操作,产生一次按键确认,可广泛应用于可编程逻辑器件的键盘扫描设计中。