FPGA开发中常用到单脉冲发生器。一些文章介绍过产生单脉冲的电路，产生的单脉冲脉宽和相位都不能与时钟同步，只能用在要求不严格的场合。笔者目前从事的课题中需要一个与时钟周期等宽，相位与时钟周期相同的键控单脉冲发生器。键控单脉冲发生器需要按键产生单脉冲，但大多数带有FPGA芯片的开发板提供的是高频时钟脉冲，按键时会存在抖动问题。为此笔者专门设计了按键消抖电路消除抖动，为产生单脉冲提供稳定的按键信号。

1 按键消抖电路原理
    为了使按键消抖电路模块简洁，移植性好，在此用计数器的方式实现按键消抖的功能。
    计数器模值n根据抖动信号的脉冲宽度和采样脉冲信号CLK的周期大小决定。计数模值n=延时／脉冲信号采样周期。一般按键抖动时间为5～10 ms，甚至更长。笔者用的开发板提供的系统时钟为24 MHz，按公式计算，当计数器模值取20位，计数到219即h8 0000时，大约延时22 ms。计数期间认为是按键的抖动信号，不做采样；计数器停止计数，认为采样信号为稳定按键信号。这样就可以把按键时间小于22 ms的抖动信号滤掉。
    引入一个采样脉冲信号CLK，并输入按键信号KEY。KEY输入低电平，计数器开始做加法计数，当计数到h8 0000即计数器中最高位Q19为1，计数器停止计数，输出Q19，作为按键的稳定输出，计数期间Q19输出为0；KEY输入高电平，计数器清零，Q19输出为0。所以该电路需按键22 ms才会得到有效信号。

2 键控单脉冲发生器电路原理
    键控单脉冲发生器利用上述电路解决按键消抖问题，得到稳定的信号。用两个D触发器和一个与门产生单脉冲，如图1所示。

    D触发器U2A收到稳定信号D1=1后被触发。触发器U2A中的Q1端得到与CLK同步的正向脉冲。输出Q1到D触发器U3A，得到比Q1延迟一个时钟周期的的正向脉冲，将Q2端输出取反得到一个负向脉冲。Q1与Qn2的输出作为一个与门的输入，会输出一个脉宽是原时钟周期2倍的单脉冲。
    为了使得出的单脉冲脉宽与时钟周期相等，相位与时钟周期相同，对图1中电路设计做了改进，如图2所示。