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1 問題的提出 研制測量儀表及電子儀器的過程中，常常遇到按鍵抖動(dòng)的問題，即雖然只是按下按鍵一次然后放掉，結(jié)果在按鍵信號穩(wěn)定前后，竟出現(xiàn)了一些不該存在的噪聲，這樣就會(huì)引起電路的誤動(dòng)作。在很多應(yīng)用按鍵的場合，要求具有消抖措施，即對于噪聲信號消抖電路輸出信號為零(消抖電路屏蔽了噪聲信號，表示按鍵沒有動(dòng)作)，只有當(dāng)按鍵信號K穩(wěn)定下來甚至經(jīng)過一定的時(shí)間消抖電路才產(chǎn)生輸出信號Y。按鍵信號K消除，消抖電路輸出信號Y隨之消失。 筆者根據(jù)某用戶的具體要求設(shè)計(jì)了具有高抗噪聲特性的、延時(shí)時(shí)間精密可控的消抖動(dòng)電路，其按鍵信號K、輸出信號Y之間的關(guān)系如圖1所示。 2 電路組成及工作原理 延時(shí)時(shí)間精密可控的消抖動(dòng)電路的原理圖如圖2所示。該電路由4塊CMOS集成芯片和若干電阻、電容組成。 其中555定時(shí)器組成多諧振蕩器用來給計(jì)數(shù)器提供時(shí)鐘脈沖；1塊CC40161型四位同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器用來設(shè)定消抖動(dòng)電路輸出信號Y的延遲脈沖個(gè)數(shù)。1塊CC4043四R／S鎖存器(只用了1組，其余3組未用)和1塊CC4011四2輸入與非門用來實(shí)現(xiàn)信號的鎖存和控制。 當(dāng)按鍵信號K由低電平變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，電阻尺3和電容C3組成的微分電路使V點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)正脈沖，該正脈沖一路經(jīng)與非門G2反相后加到計(jì)數(shù)器CC40161的CR端使其清零；另一路加到鎖存器CC4043的1R端(此時(shí)由于計(jì)數(shù)器沒有進(jìn)位輸出，CO端為低電平，即lS端為低電平)，使鎖存器輸出端1Q為低電子。與此同時(shí)，按鍵信號K已加到了與非門G1的輸入端使G1門開門，那么，由555定時(shí)器組成的時(shí)鐘信號發(fā)生器3端輸出的時(shí)鐘脈沖通過與非門G1加到計(jì)數(shù)器的CP端，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)。計(jì)到15個(gè)脈沖，計(jì)數(shù)器產(chǎn)生進(jìn)位信號，其CO端輸出高電平，使鎖存器的1Q端變?yōu)楦唠娖剑撔盘柤拥脚c非門G3的一個(gè)輸入端(與非門G3的另一個(gè)輸入端為K，已為高電平)，則與非門G4的輸出Y端為高電平；只有當(dāng)按鍵信號K由高電平為低電平時(shí)，Y端才隨之變?yōu)榈碗娖健?另一方面，由于按鍵信號K變?yōu)榈碗娖剑怄i了G1門，時(shí)鐘脈沖不能通過G1門到達(dá)計(jì)數(shù)器的CP端，計(jì)數(shù)停止。 當(dāng)出現(xiàn)干擾脈沖時(shí)，計(jì)數(shù)器也計(jì)數(shù)，但只要干擾沖的寬度小于15個(gè)CP脈沖寬度，計(jì)數(shù)器的進(jìn)位輸陸號CO端就保持低電平，那么Y信號為低電平，即際脈沖的影響不會(huì)出現(xiàn)在Y端。 可以用置數(shù)法或復(fù)位法將十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器CC40161接成任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器，然后通過任意進(jìn)位信號控制1S端的電位，來調(diào)整消抖動(dòng)電路輸出信號Y的延遲時(shí)間。 3 數(shù)據(jù)計(jì)算 555定時(shí)器組成的時(shí)鐘信號發(fā)生器產(chǎn)生的CP脈沖的周期為： T1＝ln(R1+2R2)C1 CP脈沖的占空比為： q=( R1+ R2)／(R1+2 R2) 按圖中所給參數(shù)計(jì)算，CP脈沖的周期T1=0.1s，CP脈沖的占空比為： q＝2／3。 消抖動(dòng)電路輸出信號Y的延遲時(shí)間為： Td=15Tl＝151n2(Rl+2R2)C1 按圖中參數(shù)計(jì)算Td＝1．5s 4 電路特點(diǎn) (1)該電路由CMOS集成芯片組成，功耗低，抗干擾能力強(qiáng)。 (2)從按鍵信號K到消抖電路產(chǎn)生穩(wěn)定的輸出信號Y的延遲時(shí)間Td穩(wěn)定、可調(diào)。 (3)每當(dāng)按鍵信號K到來(由低電平變?yōu)楦唠娖?，均自動(dòng)使計(jì)數(shù)器清零，不需另外加入復(fù)位脈沖。 (4)按鍵信號K消除，計(jì)數(shù)器自動(dòng)停止計(jì)數(shù)，不需另外設(shè)置開關(guān)。 該電路除用于消除按鍵的抖動(dòng)外，還可用于需要產(chǎn)生一定延時(shí)控制的任何電路中。該電路為利用單片機(jī)和CPLD(Complex Programmable Logic Device)實(shí)現(xiàn)軟件消抖提供了設(shè)計(jì)思想。 |
