某次实验需要使用按钮作为输入的信号，每当按钮按下，则执行一次动作。然而，按钮有抖动的问题，具体表现为按下一次，但实际上输出的信号有两个或更多个上升沿（按钮高电平有效）。虽然实验箱已经做了一些去抖工作，但是输出的信号还是会抖动，因此，需要自行设计去抖电路。对于去抖，有一个直接的想法，就是在按钮输出和地之间并联一个电容。由于材料限制，本次实验没有采用这种方法。
我本次实验采用的思路和方法十分简单，只需要用某一频率\(f_{CLK}\)的采样时钟，连续依次采集n个样本\(s_1, s_2, …, s_n\)（可以用n位移位寄存器实现），然后进行简单的判断即可。如果要检测按钮被按下，那么只需检测\(s_1 = s_2 = … = s_{n-1} = 0\) 且 \(s_n = 1\)，成立则说明按钮被按下；如果要检测按钮被松开，类似地，只需检测\(s_1 = s_2 = … = s_{n-1} = 1\) 且 \(s_n = 0\)。
下面选择\(f_{CLK}\)与n的取值。注意到，一段完整采样的时间为\(\frac{n – 1}{f_{CLK}}\)，如果按照上面的检测方法，对于按钮按下的响应延迟时间为\(\frac{1}{f_{CLK}}\)。
于是，这需要满足，
$$t_{jitter} \lt \frac{n – 1}{f_{CLK}} \lt t_{human}$$
其中，\(t_{jitter}\)为按钮抖动持续时间，\(t_{human}\)为人连续按两次按钮的时间间隔。根据不明来源的数据，\(t_{jitter} \approx 10ms\) 且\(t_{human} \geq 40ms\)，所以我们可以取\(\frac{n – 1}{f_{CLK}} = 15ms\)。为了使得延迟不致太大，我们取n=16且\(f_{CLK} = 1kHz\)。这样，能够满足要求，并且延迟只有1ms。
如果实验箱没有1kHz时钟，也可以简单地1000分频1MHz时钟来得到。实际测试表明，这样消抖的效果相当好，不会抖动，也不会漏检测。
此外，按钮去抖问题，实际上是一个滤波的问题。我们使用低采样率来对信号进行采样，以滤去信号中的高频成分。
发表评论