FPGA独立按键检测实验.doc

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1、FPGA独立按键检测实验　　　　一、实验目的　　　　实现4个独立按键的抖动检测实验，并通过4个独立按键控制4个led灯亮灭状态的翻转。　　　　二、实验原理　　　　实际系统中常用的按键大部分都是轻触式按键，如图2-1所示。该按键内部由一个弹簧片和两个固定触点组成，当弹簧片被按下，则两个固定触点接通，按键闭合。弹簧片松开，两个触点断开，按键也就断开了。根据这种按键的机械特性，在按键按下时，会先有一段时间的不稳定期，在这期间，两个触点时而接通，时而断开，我们称之为抖动，当按键大约按下20ms后，两个触点才能处于稳定的闭合状态，按键松开时和闭合时情况类似。而我们的FPGA工作在很高的频率，按键接

2、通或断开时任何一点小的抖动都能轻易的捕捉到，如果不加区分的将每一次闭合或断开都当做一次按键事件，那么势必一次按键动作会被FPGA识别为很多次按键操作，从而导致系统工作稳定性下降。　　　　　　　　图2-1轻触按键实物图　　　　一次按键动作的大致波形如下图所示：　　　　　　因此，我们所需要做的工作，就是滤除按键按下和释放时各存在的20ms的不稳定波形　　　　三、硬件设计　　　　独立按键属于一种输入设备，其与FPGA连接的IO口被接上了10K的上拉电阻，在按键没有按下时，FPGA会检测到高电平；当按键按下后，FPGA的IO口上则将呈现低电平。因此，按键检测的实质就是读取FPGA的IO上的电平。

3、　　　　　　　　图3-1独立按键典型电路　　　　四、架构设计　　　　本实验由总共四个模块组成，分别为LED驱动模块、独立按键检测模块、控制模块和顶层模块，其架构如下：　　　　　　　　图4-1led实验模块组织结构图　　　　由图可知本实验有n个输出端口，对应驱动了n个led灯。n+2个输入端口，对应了n个按键输入和一个时钟输入以及一个复位输入。详细端口名及其意义如下　　　　表4-1独立按键检测实验端口说明　　　　因为存在模块间的连接，因此有部分内部信号，下表为内部信号的名称和功能说明　　　　表4-2独立按键检测实验内部信号说明