2_ZYBO FPGA 按键控制蜂鸣器 key_beep=>key_led - xiongyuqing - 博客园 (cnblogs.com)

问题与思路

使用按键控制蜂鸣器发声。 初始状态为蜂鸣器鸣叫，按下开关后蜂鸣器停止鸣叫，再次按下开关，蜂鸣器重新鸣叫

按键抖动：

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按键消抖：

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系统框图：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-5AiDeCzJ-1670228874728)(https://gitee.com/xiongyuqing/PicGo-bed/raw/master/img/image-20221202191518440.png)]

消抖方式

• 输入key的按键信号，输出一个value表示按键状态，以及一个flag表示状态是否稳定有效

• 设置一个计数器，表示按键在同一状态稳定的时间，达到这个时间阈值表示按键按下有效

  • 这里的cnt设置为1_000_000个周期，每个周期20ns，也就是20_000_000ns=20ms=0.2s

• 把key存在一个寄存器key_reg里，当key_reg != 按键key 表示状态发生了变化按键按下了，但是不知是抖动还是稳定，计数器赋初值

• 否则key_reg=key表示按键没有变化处于稳定状态，计数器自减计算稳定时长，当时长达到阈值后即计数器为0后不再自减维持为0

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-dkjHtOWM-1670228874728)(https://gitee.com/xiongyuqing/PicGo-bed/raw/master/img/image-20221202192638835.png)]

• 如果以cnt为0作为判断条件，由于cnt在稳定后一直为0，那么key_flag和key_value会一直高电平和低电平，如果一直高电平蜂鸣器会认为一直处于按键变化状态，就会一直处于开关开关状态，所以我们只需要一个电平脉冲

• 所以在计数器为1的时候拉高，为0的时候拉低，只一个周期为高电平

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key_debounce.v

注意这里是key_value = key 而不是 key_value = 1'b0

因为我们要的是按键按下持续0.02s后状态改变，而不是按键的任何状态即按下或松开持续0.02s就变

module key_debounce (input  sys_clk,input  sys_rst_n,input  key,output reg key_value,output reg key_flag
);reg [19:0] cnt;
reg key_reg;always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n) beginif (!sys_rst_n) beginkey_reg <= 1'b1;cnt <= 1'b0;endelse beginkey_reg <= key;if(key_reg != key)cnt <= 20'd1_000_000;else beginif(cnt <= 1'b0)cnt <= 1'b0;else cnt <= cnt - 1'b1;endend
endalways @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n) beginif (!sys_rst_n) beginkey_value <= 1'b1;key_flag <= 1'b0;endelse beginif(cnt == 1)beginkey_value <= key;key_flag <= 1'b1;endelse beginkey_value <= key_value;key_flag <= 1'b0;endend
endendmodule

beep_control.v

module beep_control (input sys_clk,input sys_rst_n,input key,input key_value,input key_flag,output reg beep
);always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n) beginif (!sys_rst_n)beep <= 1'b1;else if (key_flag && key_value == 1'b0)beep <= ~beep;elsebeep <= beep;
end
endmodule

top_key_beep.v

顶层模块连接两个底层模块，连接两个模块之间的变量需要定义位宽，类型为wire型，相当于水管连接两个模块，位宽是水管的粗细

module top_key_beep(input sys_clk,input sys_rst_n,input key,output beep
);wire key_value;
wire key_flag;key_debounce u_key_debounce(.sys_clk(sys_clk),.sys_rst_n(sys_rst_n),.key(key),.key_value(key_value),.key_flag(key_flag)
);beep_control u_beep_control(.sys_clk(sys_clk),.sys_rst_n(sys_rst_n),.key_value(key_value),.key_flag(key_flag),.beep(beep)
);endmodule

tb_key_beep.v

需要模拟抖动

`timescale 1ns / 1ps
//
// Company: 
// Engineer: 
// 
// Create Date: 2022/12/05 10:42:28
// Design Name: 
// Module Name: tb_key_beep
// Project Name: 
// Target Devices: 
// Tool Versions: 
// Description: 
// 
// Dependencies: 
// 
// Revision:
// Revision 0.01 - File Created
// Additional Comments:
// 
//module tb_key_beep();
reg sys_clk;
reg sys_rst_n;
reg key;wire beep;initial beginsys_clk = 1'b0;sys_rst_n = 1'b0;key = 1'b1;#60sys_rst_n = 1'b1;#40key = 1'b0;#100key = 1'b1;#40key = 1'b0;#120key = 1'b1;#40key = 1'b0;#140key = 1'b1;#40key = 1'b0;#240key = 1'b1;#40key = 1'b0;#280key = 1'b1;
endalways #10 sys_clk = ~sys_clk;top_key_beep u_top_key_beep(.sys_clk(sys_clk),.sys_rst_n(sys_rst_n),.key(key),.beep(beep)
);endmodule

仿真

cnt的阈值改为10，便于观察

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-qwoZQ9Cu-1670228874729)(https://gitee.com/xiongyuqing/PicGo-bed/raw/master/img/image-20221205151621223.png)]

下载验证

注意的是zybo无复位按钮，这里将btn[1]作为sys_rst_n, btn[0]作为key，led[0]作为beep

将top函数的复位按钮前加上！取反，因为按钮是高电平有效的，所以key_control文件里的判断条件也要改为else if (key_flag && (key_value == 1'b1))

约束：

##Clock signal
set_property -dict { PACKAGE_PIN L16   IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { sys_clk }]; ##Buttons
set_property -dict { PACKAGE_PIN R18   IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports {key }]; #IO_L20N_T3_34 Sch=BTN0
set_property -dict { PACKAGE_PIN P16   IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { sys_rst_n }]; #IO_L24N_T3_34 Sch=BTN1##LEDs
set_property -dict { PACKAGE_PIN M14   IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { beep }]; #IO_L23P_T3_35 Sch=LED0