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基于FPGA技术的多按键状态识别系统设计

作者:时间:2009-09-17来源:网络收藏

  软件去抖动过程说明:对状态寄存器的2位数值做异或运算,即m=State_1 Xor State_2。若m=l,说明按键有动作,则令TimeDelay=1,启动延时计数;若m=O,表明按键处于去抖延时或者平稳状态。这时判断TimeDelay,若TimeDelay=0,则按键处于平稳状态;若0TimeDelayMaxDelay(最大延时设定值),则说明处于去抖计数中,TimeDelay继续加1,当TimeDelav>MaxDelay时说明按键已经平稳,将结果送入编码器模块。软件去抖关键代码如下:

  3.2 编码模块

  以0、l表示按键通断状态,60个按键则需要8个字节;在实际中单键动作的概率远远大于多键同时动作的概率,若只对状态发生变化的按键以8位编码方式传输按键信息,则一个按键只需传送一个字节,因此为尽可能地减少MCU的负担,提高实时性,设计为只在按键发生状态变化时才向MCU传输相应按键的编号和状态数据。其编码数据格式如图6所示。

  状态位lbit,0表示按键闭合状态,1表示按键打开;数据6bits,即0X01~OX3C分别表示1~60个按键;lbit偶校验位。这样传输一次数据就可完成按键编号和状态的传输。

  编码器采用连续和随机2种工作模式。连续工作模式每次扫描后对所有按键依次编码,并获取所有按键的当前状态;而随机工作模式在每次扫描后只对状态发生变化的按键编码。

  3.3 控制模块

  控制模块完成MCU与之间的功能控制,有2个作用:一是根据Scan信号选择编码模块的工作模式,二是产生FIFO RAM的读取操作时序。

  对于模式控制,Scan上升沿触发控制模块,使编码模块进入连续工作模式,扫描完成一周,控制模块发送控制信号使编码模块进入随机工作模式。

  对于读取数据,控制模块根据FIFO RAM的Data[7:0]是否有数据,置位Ready信号。有数据,Ready为低电平;无数据,Ready为高电平。RdClk为读取时钟,相当于确认信号,每读完一个数据,发送一个脉冲。

  3.4 FIFORAM模块

  与MCU通信的接口种类很多,可选择串口、I2C、并口等形式,应用中可根据MCU资源以及项目成本、进度等具体情况选择最合适的一种方式。该系统设计利用同步FIF0 RAM并口传输。FIF0 RAM模块采用EDA软件库中的标准模块。

  4 仿真结果

  采用Altera公司提供的Quartus II仿真工具,其集成有与硬件实时操作相吻合的硬件测试工具。综合仿真结果如图7所示,系统时钟SysClk为12 kHz,其仿真结果表明系统设计达到要求。

  5 结论

  提出基于器件,VHDL语言描述的特殊键盘设计方案解决远距离、分散、多键动作状态识别问题,极大节省PCB面积和MCU的I/0端口资源。模块中扫描延迟、扫描间隔等参数可根据系统需求灵活改变,器件使得电路功能的扩展方便,具有极高稳定性和灵活性。这一方案已在实际项目中应用,经现场验证性能稳定可靠。


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