按鍵彈跳消除模塊的原理及應用
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按鍵在數字電路設計中經常用到。按鍵的彈跳現象是數字系統設計中存在的客觀問題。按鍵是機械觸點，當接觸點斷開或閉合時會產生抖動。為使每一次按鍵只做一次響應，就必須去除抖動。本文對按鍵的抖動信號進行了分析，并通過計數器的方式完成了消除抖動電路模塊的設計。把該模塊應用到按鍵控制LCD顯示的系統中，并在Memec代理的Virtex-4 MB系統實驗板上實現了該系統。消抖電路的效果良好，按鍵控制LCD顯示結果正常。
按鍵開關是電子設備人機交互的主要器件之一。按鍵大多是機械式開關結構，由于機械式開關的核心部件為彈性金屬簧片，因而在開關切換的瞬間會在接觸點出現來回彈跳的現象。對于靈敏度比較高的電路，這種彈跳現象引起的信號抖動會造成誤動作而影響到系統的正確性。因此，我們需要設計按鍵彈跳消除電路來去除抖動.。
1．彈跳消除電路的原理和功能
按鍵開關的典型連線分為低電平有效和高電平有效，本文的是低電平有效。
機械開關的抖動存在三種情況：按下時有抖動，松開時也有抖動；按下時有抖動，松開時無抖動；按下時無抖動，松開時有抖動。機械開關的抖動波形、抖動次數、抖動時間都是隨機的，并不是每次都會產生抖動。
不同開關的最長抖動時間也不同。抖動時間的長短和機械開關特性有關，一般為5ms到10ms。但是，某些開關的抖動時間長達20ms，甚至更長。所以，在具體設計中要具體分析，根據實際情況來調整設計。
彈跳現象以及彈跳消除如圖1 所示，雖然只是按下按鍵一次后放掉，結果在按鍵信號穩定先后竟出現了多個段脈沖，如果將這樣的信號直接送到計數器之類的時序電路，結果將可能發生計數超過一次以上的誤動作，從而誤以為鍵盤按了多次。因此，必須加上彈跳消除電路，除去短脈沖，避免誤操作的發生。
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2．按鍵彈跳消除模塊的實現
為了使按鍵彈跳消除模塊的更加簡潔，并且移植性好，在此用計數器的方式實現消除按鍵抖動的功能。
2.1 計數器模值的計算
計數器模值的確定是按鍵彈跳消除效果的關鍵問題，如果值過大，即采樣時間過長，就會漏掉正確的信號；如果值過小，采樣時間過短，則會將毛刺誤認為是輸入信號。
計數器的模值n根據抖動信號的脈沖寬度和采樣信號clk的周期大小決定。根據一般人按鍵的速度小于10Hz(每秒小于10次)，所以按鍵時間大于100ms，按占空比50%計算，按下的時間大于50ms。按這種約定，我們認為按下的時間小于50ms的為抖動信號，按下的時間大于50ms的是按鍵信號。即n=50ms/采樣脈沖信號周期，這樣就可以把按下的時間小于50ms的抖動信號濾掉。
在此，根據實驗板提供的系統時鐘來確定實際需要的模值。實驗板提供的系統時鐘為100mHz，通過分頻后得到25mHz的時鐘，50ms*25mHz得到count的模值為21’h1312D0。采用這個模值得到的消抖時間大約為50ms，符合要求。
2.2 程序設計
設計一個高脈沖計數器count1和一個低脈沖計數器conut0。引入一個采樣脈沖信號clk,對輸入信號button_in進行采樣，并對clk進行計數。若button_in為高電平，count1做加法計數，直到count1各位全為1，停止計數，歸零，使消抖后的輸出信號button_out輸出1。若button_in為低電平，count0做加法計數，直到count0各位全為1，停止計數歸零，并使消抖后的輸出信號button_out輸出0。
部分程序如下：
module filter(clk,
reset,
button_in,
button_out);
input clk;
input reset;
input button_in;
output button_out;
wire buttong_out1;
reg [20:0] count0;
reg [20:0] count1;
reg button_out1_reg;
……
assign button_out=button_out1_reg;
//對輸入進行采樣，計數
always@(posedge clk or negedge reset)
begin
if(!reset) count1
always@(posedge clk or negedge reset)
begin
if(!reset) count0
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