键盘消抖电路的研究与分析
ec11 消抖电路
ec11消抖电路的原理与应用
ec11消抖电路是一种常用于电子设备中的重要电路，其作用是消除按键在按下或松开时产生的抖动信号，确保设备能够准确地识别用户的操作。
下面将详细介绍ec11消抖电路的原理和应用。
首先，我们来了解ec11消抖电路的原理。
当按键按下或松开时，由于机械开关的特性，会导致开关接点产生不稳定的震动，从而产生抖动信号。
为了解决这个问题，ec11消抖电路采用了滤波器和延时触发器的组合。
滤波器用于对输入信号进行滤波处理，去除抖动信号中的高频成分；延时触发器则用于延时一段时间，确保只有在信号稳定后才输出有效信号。
通过这样的处理，ec11消抖电路可以有效地消除按键抖动信号，提高设备的稳定性和可靠性。
接下来，我们来看一下ec11消抖电路在电子设备中的应用情况。
ec11消抖电路常见于各种电子设备中，例如计算机键盘、智能手机、游戏手柄等。
在这些设备中，按键的准确识别是非常重要的，而ec11消抖电路的应用正可以解决按键抖动问题，确保设备能够正确响应用户的操作。
此外，ec11消抖电路还可以应用于其他需要消除抖动信号的场合，例如工控设备、汽车电子等。
总结起来，ec11消抖电路是一种用于消除按键抖动信号的电路，通过滤波和延时触发器的组合，可以有效地提高设备的稳定性和可靠性。
在各种电子设备中都有广泛应用，为用户提供更好的操作体验。
通过深入了解ec11消抖电路的原理和应用，我们可以更好地理解和应用这一电路，为电子设备的设计和维护提供更多的参考。
按键消抖电路中可能遇到的问题
按键消抖电路的问题及解决方案引言在很多电子设备和系统中，我们经常会遇到按键输入的问题，尤其是当按键被长时间按下或快速频繁按下时，可能会出现按键误触或重复触发的现象。
为了解决这个问题，需要使用按键消抖电路。
按键消抖电路是一种用于解决按键输入中抖动问题的电路，其主要功能是确保每个按键信号只被触发一次。
本文将介绍按键消抖电路可能遇到的问题，并提供相应的解决方案。
问题一：按键抖动按键抖动是指在按键被按下或释放的瞬间，由于机械开关的弹性导致的电气接触不稳定现象。
抖动会导致信号在短时间内多次切换，从而可能引起系统错误触发或功能失效。
解决方案： - 硬件滤波：可以使用外部电容器和电阻器组成的RC电路来进行硬件滤波。
通过适当选择电容和电阻值，可以使抖动信号被滤除，只有稳定的按键信号被传递给后续电路。
- 软件滤波：可以在微控制器或数字逻辑芯片中使用软件滤波算法来处理按键信号。
软件滤波可以通过设置特定的时间窗口，在此期间内检测和记录按键状态变化，并在时间窗口结束时确定按键的最终状态。
这种方式可以有效抑制按键抖动，但需要相应的处理算法支持。
问题二：按键重复触发当按键被长时间按下时，由于机械开关的弹性使得接触点会产生微小的颤动，这可能会导致按键信号以较高频率持续触发，而不是期望的单次触发。
解决方案： - 软件消抖：可以在软件中设置合适的按键触发间隔。
当按键被按下时，记录触发时间，并在下一次检测到按键状态变化时，检查与上次触发时间的间隔是否超过设定的阈值。
如果超过阈值，则认为新的按键触发有效，否则忽略。
这种方式可以防止按键重复触发，但要求相应的处理算法支持。
- 硬件消抖：可以使用SR触发器或者集成了消抖功能的按键开关来进行硬件消抖。
SR触发器可以稳定输入信号，并将其作为触发器的输出，以确保只输出一次触发信号。
问题三：按键失效按键失效是指按键无法产生正确的信号输出。
这可能是由于电路连接不良、开关接触不良或按键磨损等原因导致的。
实用可控的按键抖动消除电路
实用可控的按键抖动消除电路1 问题的提出研制测量仪表及仪器的过程中，经常碰到按键颤动的问题，即虽然只是按下按键一次然后放掉，结果在按键信号稳定前后，竟浮现了一些不该存在的噪声，这样就会引起的误动作。
在无数应用按键的场合，要求具有消抖措施，即对于噪声信号消抖电路输出信号为零(消抖电路屏蔽了噪声信号，表示按键没有动作)，惟独当按键信号K稳定下来甚至经过一定的时光消抖电路才产生输出信号Y。
按键信号K消退，消抖电路输出信号Y随之消逝。
笔者按照某用户的详细要求设计了具有高抗噪声特性的、延时时光精密可控的消颤动电路，其按键信号K、输出信号Y之间的关系1所示。
2 电路组成及工作原理延时时光精密可控的消颤动电路的原理图2所示。
该电路由4块集成芯片和若干、组成。
其中定时器组成多谐用来给计数器提供时钟脉冲；1块CC40161型四位同步二进制计数器用来设定消颤动电路输出信号Y的延迟脉冲个数。
1块CC4043四R／S锁存器(只用了1组，其余3组未用)和1块CC4011四2输入与非门用来实现信号的锁存和控制。
当按键信号K由低电平变为高电平常，电阻尺3和电容C3组成的微分电路使V点产生一个正脉冲，该正脉冲一路经与非门G2反相后加到计数器CC40161的CR端使其清零；另一路加到锁存器CC4043的1R端(此时因为计数器没有进位输出，CO端为低电平，即lS端为低电平)，使锁存器输出端1Q为低电子。
与此同时，按键信号K已加到了与非门G1的输入端使G1门开门，那么，由555定时器组成的时钟3端输出的时钟脉冲通过与非门G1加到计数器的CP端，计数器开头计数。
计到15个脉冲，计数器产生进位信号，其CO端输出高电平，使锁存器的1Q端变为高电平，该信号加到与非门G3的一个输入端(与非门G3的另一个输入端为K，已为高电平)，则与非门G4的输出Y端为高电平；惟独当按键信号K由高电平为低电平常，Y端才随之变为低电平。
另一方面，因为按键信号K变为低电平，封锁了G1门，时钟脉冲不能通过G1门到达计数器的CP端，计数停止。
单片机按键电容消抖电路
单片机按键电容消抖电路1.引言1.1 概述概述部分的内容：在许多电子设备中，按键电路常常被使用来实现用户与设备之间的交互。
然而，由于按键的物理特性，如机械弹性和触点接触的不稳定性，会导致按键的震荡现象，即按键在按下或释放时会产生多次跳变。
这种跳变会导致单片机误读按键的信号，可能引发系统错误操作或不稳定的现象。
因此，为了保证按键信号的可靠性和稳定性，需要对按键进行消抖处理。
本篇文章将详细介绍单片机按键电容消抖电路的设计和实现原理。
通过在按键电路中引入电容元件，可以达到消抖的效果。
电容元件具有快速充放电的特性，可以有效地过滤掉按键震荡带来的干扰信号，确保单片机正确读取按键状态。
文章将首先介绍单片机按键的工作原理，包括按键的接口电路和输入电平变化的检测方式。
接着，将深入探讨按键消抖的必要性，分析不进行消抖处理所带来的潜在问题。
在这之后，将详细介绍按键电容消抖电路的设计原理，包括电容的连接方式和参数的选择。
最后，将给出经过实际测试的电路实现结果和相关性能指标的评估。
通过本文的阅读，读者将能够了解单片机按键的基本原理和消抖处理的必要性，掌握按键电容消抖电路的设计和实现方法，以及了解该电路的性能表现。
这对于开发单片机应用的工程师和爱好者来说，具有一定的指导意义和实践价值。
文章结构部分的内容是对整篇文章的组织和布局进行描述。
它向读者展示了文章的章节和主题，并指导读者理解和阅读文章的内容。
在本文中，文章结构如下:1. 引言1.1 概述1.2 文章结构1.3 目的2. 正文2.1 单片机按键原理2.2 按键消抖的必要性3. 结论3.1 按键电容消抖电路的设计原理3.2 电路实现与测试结果文章的结构分为引言、正文和结论三个主要部分。
在引言部分，概述简要介绍了单片机按键电容消抖电路的背景和重要性；文章结构部分指出了本文的章节组成和布局，为读者提供了阅读指南；目的阐明了文章的目标和意图。
正文部分主要包括单片机按键原理和按键消抖的必要性。
键盘消抖电路的研究与分析
图 ２ Ｃ消抖电路原理图 Ｒ
键 盘是 计 算 机 和 工 业 控 制 等 领 域 不 可 缺 少的 输 入 设 备 ，通过 它 可以 实现 人 机 对 话 ， 成 各种 功能 操 作 。但是 ， 常 的按 键 完 通 所 用 开 关 为 机械 弹 性 开 关 ， 由于 机 械 触 点 的弹性作用 ，一 个按键开关在 闭合时不会
件指 令 或者 定 时 器 的 方 式来 设 定 延 时 的 时 间 ， 采 用 通 用 处 理 器 ， 由于 运 行 速 度 不 一 致 ， 需 要 将 软 件 做 相 应 的 修 改 ，比 较 麻 烦 。
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作为输 入设 备，键 盘电路是 单片机 应 用中的 常用 电 ，但由于 其机械 动作常使 得按键 信 路
号 产生抖 动 所 以在 单 片机 的应 用开 发 中 ， 键 盘消 抖 电路 起 到 了非 常重要 的作 用。
判 断是 否有 键按下 ；简 单硬件 消抖 则 是 采用 电容 来平掉 信号 的毛刺 。但 是 对稳定性要求比较高的应用则需要采用 相 对 复 杂 的 集 成 电路 来 实 现 。
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１简 单键盘 消抖 方法
１ １软件延时消抖 ． 按键抖动时间的长短由按键的机械 特性决定 ，一般为 ５ ～ｌ ｒｓ ｍｓ Ｏ ，按 键 ｅ 稳 定 闭 合 时 间的 长短 则是 由操 作 人 员的
按 键 动 作 决 定 的 ， 一 般 为 零 点 几 秒 至 数 秒 ，如 图 】所示 。 利用软件延时消除键盘抖动所产生
键盘消抖电路
对于机械按键，虽然只是按下一次然后放掉， 对于机械按键，虽然只是按下一次然后放掉， 结果在按键信号稳定前后会出现一些不该存 在的噪声，如图所示。 在的噪声，如图所示。如果将这样的信号直 接输入给计数器， 接输入给计数器，结果将可能发生计数超过 一次以上的错误。 一次以上的错误。
设计原理： 设计原理： （1）一般人的按键速度至多是 次/秒，即一次按键 ）一般人的按键速度至多是10次 秒 时间是100ms，所以按下的时间可估算为 时间是 ，所以按下的时间可估算为50ms。假如 。 采样信号（ 采样信号（Sample）周期为 ）周期为8ms，则可采样到 次。 ，则可采样到6次 以下， （2）对于不稳定的噪声在 ）对于不稳定的噪声在4ms以下，则至多可采样到 以下 一次。 一次。 的组态仅有三种。 （3）对于如图电路，RS的组态仅有三种。 ）对于如图电路， 的组态仅有三种
Free_Counter : Block Signal Q : STD_LOGIC_VECTOR(3 Downto 0); Signal tmp : STD_LOGIC; Begin PROCESS (Clk) Begin IF Clk'Event AND Clk='1' then tmp <= Q(2); Q <= Q+1; END IF; END PROCESS; SAMPLE <= Q(2) AND NOT tmp; --about 8 ms END Block; Q2 Q1 Key
Key
Q1 D Q CP Q D Q CP Q
Q2 S R Q Q
OP
Sam
键盘消抖电路
Key Sam Q1 D Q CP Q D CP Q Q Q2 S R Q Q OP
按键消抖——硬件消抖和软件消抖
按键消抖——硬件消抖和软件消抖一、按键电路常用的非编码键盘,每个键都是一个常开开关电路。
计数器输入脉冲最好不要直接接普通的按键开关，因为记数器的记数速度非常快,按键、触点等接触时会有多次接通和断开的现象。
我们感觉不到，可是记数器却都记录了下来。
例如，虽然只按了1下,记数器可能记了3下。
因此，使用按键的记数电路都会增加单稳态电路避免记数错误。
二、按键消抖通常的按键所用开关为机械弹性开关,当机械触点断开、闭合时,电压信号小型如下图。
由于机械触点的弹性作用, 一个按键开关在闭合时不会马上稳定地接通,在断开时也不会一下子断开。
因而在闭合及断开的瞬间均伴随有一连串的抖动,如下图。
抖动时间的长短由按键的机械特性决定,一般为5ms～10ms。
这是一个很重要的时间参数,在很多场合都要用到。
按键稳定闭合时间的长短则是由操作人员的按键动作决定的,一般为零点几秒至数秒。
键抖动会引起一次按键被误读多次。
为确保CPU对键的一次闭合仅作一次处理,必须去除键抖动。
在键闭合稳定时读取键的状态,并且必须判别到键释放稳定后再作处理。
按键的抖动,可用硬件或软件两种方法。
三、硬件消抖在键数较少时可用硬件方法消除键抖动。
下图所示的RS 触发器为常用的硬件去抖。
图中两个“与非”门构成一个RS触发器。
当按键未按下时,输出为1;当键按下时,输出为0。
此时即使用按键的机械性能,使按键因弹性抖动而产生瞬时断开（抖动跳开B）,中要按键不返回原始状态A,双稳态电路的状态不改变,输出保持为0,不会产生抖动的波形。
也就是说,即使B点的电压波形是抖动的,但经双稳态电路之后,其输出为正规的矩形波。
这一点通过分析RS触发器的工作过程很容易得到验证。
利用电容的放电延时，采用并联电容法，也可以实现硬件消抖：四、软件延时消抖如果按键较多,常用软件方法去抖,即检测出键闭合后执行一个延时程序,产生5ms～10ms的延时,让前沿抖动消失后再一次检测键的状态,如果仍保持闭合状态电平,则确认为真正有键按下。
按键消抖动电路的原理
按键消抖动电路的原理
按键消抖电路的原理是通过添加一个延时电路来消除按键开关接通和断开时产生的抖动信号。
当按键按下时，开关接通，导致电流流过该开关。
但由于机械结构和接触电阻等原因，按键可能会在被按下或断开的瞬间反复接通和断开，产生多个开关状态变化的短暂信号。
这样的信号可能会对数字电路产生误操作或干扰。
为了解决这个问题，可以通过添加一个简单的延时电路来实现按键消抖。
延时电路可以使用稳压二极管和电容器等元件来构建。
当按键被按下时，电容器开始充电，此时可以认为开关已经稳定接通。
当按键被断开时，电容器开始放电，此时可以认为开关已经稳定断开。
通过延时电路，可以过滤掉按键状态变化的短暂信号，只保留稳定的按键状态信号。
简单的按键消抖电路可以是一个RC电路，其中R代表电阻，C代表电容。
如果按键被按下，电容器开始充电，充电时间取决于RC时间常数（τ）。
常见的RC 时间常数可以设置在10ms到50ms之间。
当充电时间超过设定的时间后，电容器被认为已经充电完成，此时可以确定开关已经接通，可以将稳定的开关状态传递到数字电路中。
同样，当按键被释放，电容器开始放电，放电时间也取决于RC时间常数。
当放电时间超过设定的时间后，电容器被认为已经放电完成，此时可以确定开关已经断开，可以将稳定的开关状态传递到数字电路中。
通过添加延时电路，按键消抖电路可以有效地稳定按键的开关状态，减少误操作和干扰对数字电路的影响。
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判断是否有键按下；简单硬件消抖则
是采用电容来平掉信号的毛刺。
但是对稳定性要求比较高的应用则需要采用相对复杂的集成电路来实现。
１ 简单键盘消抖方法
１．１ 软件延时消抖
按键抖动时间的长短由按键的机械特性决定，一般为５ｍｓ～１０ｍｓ，按键稳定闭合时间的长短则是由操作人员的按键动作决定的，一般为零点几秒至数秒，如图１所示。
利用软件延时消除键盘抖动所产生的毛刺信号时需设置一个定时器中断，每中断一次则读取键盘接口的信号数据，如果与上次读取的数据不一致，说明当前读取的是前沿抖动数据，将当前的数据保留，等待下次定时器中断。
如果当前读取的数据和前次读取数据相同则说明读取的是稳定状态下的数据，则确认为真正有键按下。
当检测到按键释放后，需要延时５ｍｓ～１０ｍｓ的时间，待后沿抖动消失后才能转入该键的处理程序。
软件延时并不需要增加新的硬件，但采用这种方式来设计，一般通过软件指令或者定时器的方式来设定延时的时间，采用通用处理器，由于运行速度不一致，需要将软件做相应的修改，比较麻烦。
１．２ 简单硬件消抖
采用简单的硬件延时消抖是在键盘数据线接入单片机的引脚的地方并入一小电容，利用电容的充放电原理来实现消除因键盘的抖动所产生的毛刺。
如图２所示，键盘按键信号ｋｅｙ通过由Ｒ２，Ｃ１构成的ＲＣ振荡电路，过滤到毛刺，到达ＭＣＵ的引脚上。
基金项目：武汉科技大学校基金资助项目（２００６ＸＹ２６）
键盘消抖电路的研究与分析
邢远秀１ 陈姚节２
１、武汉科技大学理学院 ４３００８１２、武汉科技大学计算机学院 ４３００８１
键盘是计算机和工业控制等领域不可缺少的输入设备，通过它可以实现人机对话，完成各种功能操作。
但是，通常的按键所用开关为机械弹性开关，由于机械触点的弹性作用，一个按键开关在闭合时不会马上稳定地接通，在断开时也不会一下子断开，因而在闭合及断开的瞬间均伴随有一连串的抖动，键抖动会引起一次按键被误读多次，为了确保对按键的一次闭合仅作一次处理，必须去除按键抖动。
常见的消抖方法采用软件或硬件来实现：软件消抖主要是采用延时多次读取键盘接口数据，通过比较前后两次读取键盘端口的数据来
ＲＣ振荡电路实现键盘消抖的成本相对较低，工作不是很稳定，可能出现差错（即产生抖动信号），这只适合对消除抖动要求不高的场合。
２ 集成电路消抖
集成电路实现键盘消抖主要是采用双组可再触发单稳态多谐振荡器－７４ＨＣ１２３，它可把按键所产生的小脉冲信号转换成大方波信号并送到处理器引脚进行计数。
２．１ ７４ＨＣ１２３工作原理
７４ＨＣ１２３包括两个独立的单稳态触发
表１ ７４ＨＣ１２３功能表
图３ ７４ＨＣ１２３管脚与内部结构
图２ ＲＣ消抖电路原理图
图１ 按键波形图
器，各管脚以字头１、２相区别。
单稳输出脉冲的宽度主要由外接的定时电阻（ＲＴ）和定时电容（ＣＴ）决定。
单稳态触发器的翻转时刻决定于Ａ、Ｂ、ＣＬＲ三个输入进行与运算的结果，图３给出了７４ＨＣ１２３的管脚与内部逻辑结构。
其中７４ＨＣ１２３功能表如表１所示。
单稳态触发器７４ＨＣ１２３具有可重触发功能，并带有复位输入端ＣＬＲ。
所谓可重触发，是指该电路在输出定时时间ＴＷ内， 可被输入脉冲重新触发。
７４ ＨＣ１２３的主要性能如下：
（１）电路在输入信号Ａ、Ｂ、ＣＬＲ
的所有静态组合下均处于稳态Ｑ＝０，Ｑ＝１。
（２）有两种边沿触发方式。
输入Ａ
是下降沿触发，输入Ｂ是上升沿触发。
从
功能表可见，当Ａ或Ｂ中的任一端输入相
应的触发脉冲，则在Ｑ端可以输出一个正
向定时脉冲，Ｑ 端输出一个负向脉冲。
例如当Ａ为低，Ｂ端有上升沿触发时，其
输出波形如图４（ａ）所示。
（３）电路工作中存在死区时间。
在定时时间ＴＷ结束之后，定时电容ＣＴ有一段充电恢复时间，如果在此恢复
时间内又输入触发脉冲，则输出脉冲
宽度就会小于规定的定时时间ＴＷ。
因
此ＣＴ的恢复时间就是死区时间，记作
ＴＤ。
若要得到精确的定时，则两个触
发脉冲之间的最小间隔应大于ＴＷ＋ＴＤ，
如图４（ｃ）所示。
死区时间ＴＤ的存在，限制了这种单稳的应用场合。
２．２ 电路具体设计实现
７４ＨＣ１２３消抖的实现如图５所示，其中１Ａ端口和２Ｂ端口接键盘按键开关，经过整形后的脉冲通过１３端口传输到ＣＰＵ的ＩＮＴＯ端口进行相应的中断处理。
不管触发信号持续多长时间，外围电阻电容决定单稳时间。
因为触发是由边沿（上升或下降沿）触发。
前次触发后的单稳没有恢复到触发前状态而又有触发信号时，可再触发单稳，将在触发边缘开始继续维持阻容给定的单稳时间，而单稳是不理会在翻转后的触发信号的。
其中，外接定时电阻ＲＴ（即Ｒｅｘｔ）取值范围为３００ｋΩ～５００ｋΩ，对外接定时电容ＣＴ（即Ｃｅｘｔ）通常没有限制。
可得出输出脉宽公式如下：图５中消抖动电路的工作过程参见图６。
从ｔ０到ｔ１，没有按键操作，电路处于稳定状态，ＩＮＴ０输出高电平。
ｔ１时刻开关按下时，在１Ａ上的负跳变使单稳１翻转，进入暂稳状态（暂稳时间为ＲＴ１＝４７０ｋΩ＊０．１ｕＦ），ＩＮＴ０输出为低。
由于在开关抖动期间（通常为１０－２０毫秒）会产生若干个跳变信号，开关抖动产生的正跳变信号同样会使单稳２翻转，进入暂稳状态（暂
稳时间为ＲＴ２＝３００ｋΩ＊０．１ｕＦ），其
输出会在１Ｂ上低电平信号。
ｔ１到ｔ２为开关按下时的抖动时间。
在电路设计时，两个单稳的ＲＴ电路参数选
择，应使ＲＴ１＞ＲＴ２＞最大抖动时间。
这样，在开关的抖动时间内，单稳１的输出ＩＮＴ０保持为低。
到ｔ３时刻，单稳２的暂稳过程结束，翻转到初始状态。
ｔ４时刻，单稳１的暂稳过程结束，ＩＮＴ０恢复为高。
ｔ４到ｔ５为开关按下的保持时间。
ｔ５时刻开关释放瞬间产生的正跳变（在单稳２的２Ｂ输入端）使单稳２翻转，
再次进入暂稳状态，其输出会使单稳１的１Ｂ为低电平，禁止了１Ａ上开关抖动信号使单稳１发生翻转的可能。
ｔ６时刻开关释放产生的抖动结束。
ｔ７单稳２的暂稳过程结束。
可见，在一次按键操作过程中，开关按下和释放过程的抖动都消除了，ＩＮＴ０上
只产生了一个脉冲。
３ 结语无论在工业生产还是日常生活中，键盘都获得了广泛的使用，因此，只要有键盘存在的地方，消抖处理就是必不可少的。
在按键的即时响应（指微观上）要
求不高的情况下，常用软件方法去抖，但是在工业控制等领域，对按键即时响应有严格要求，就需要采用复杂、稳定、可靠的集成电路消抖方式来实现。
图６ 消抖电路工作时序
图５ ７４ＨＣ１２３消抖电路的实现
图４ ７４ＬＳ１２３的工作波形。