**这是本文档旧的修订版!**
计时控制
在之前的实验中我们掌握了如何进行时钟分频、如何进行数码管显示与按键消抖的处理,那么在本节实验之中,我们将会实现一个篮球赛场上常见的24秒计时器。
====硬件说明====
在之前的实验中我们为读者详细介绍过小脚丫MXO2板卡上的按键、数码管、LED等硬件外设,在此不再赘述。本节将实现由数码管作为显示模块,按键作为控制信号的输入(包含复位信号和暂停信号),Lattice MXO2 4000HC作为控制核心的篮球读秒系统,实现框图如下:
====Verilog代码====
// ******************************************************************** // >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> COPYRIGHT NOTICE <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<< // ******************************************************************** // File name : debounce.v // Module name : debounce // Author : STEP // Description : // Web : www.stepfpga.com // // -------------------------------------------------------------------- // Code Revision History : // -------------------------------------------------------------------- // Version: |Mod. Date: |Changes Made: // V1.0 |2017/03/02 |Initial ver // -------------------------------------------------------------------- // Module Function:按键消抖 module debounce (clk,rst,key,key_pulse); parameter N = 1; //要消除的按键的数量 input clk; input rst; input [N-1:0] key; //输入的按键 output [N-1:0] key_pulse; //按键动作产生的脉冲 reg [N-1:0] key_rst_pre; //定义一个寄存器型变量存储上一个触发时的按键值 reg [N-1:0] key_rst; //定义一个寄存器变量储存储当前时刻触发的按键值 wire [N-1:0] key_edge; //检测到按键由高到低变化是产生一个高脉冲 //利用非阻塞赋值特点,将两个时钟触发时按键状态存储在两个寄存器变量中 always @(posedge clk or negedge rst) begin if (!rst) begin key_rst <= {N{1'b1}}; //初始化时给key_rst赋值全为1,{}中表示N个1 key_rst_pre <= {N{1'b1}}; end else begin key_rst <= key; //第一个时钟上升沿触发之后key的值赋给key_rst,同时key_rst的值赋给key_rst_pre key_rst_pre <= key_rst; //非阻塞赋值。相当于经过两个时钟触发,key_rst存储的是当前时刻key的值,key_rst_pre存储的是前一个时钟的key的值 end end assign key_edge = key_rst_pre & (~key_rst);//脉冲边沿检测。当key检测到下降沿时,key_edge产生一个时钟周期的高电平 reg [17:0] cnt; //产生延时所用的计数器,系统时钟12MHz,要延时20ms左右时间,至少需要18位计数器 //产生20ms延时,当检测到key_edge有效是计数器清零开始计数 always @(posedge clk or negedge rst) begin if(!rst) cnt <= 18'h0; else if(key_edge) cnt <= 18'h0; else cnt <= cnt + 1'h1; end reg [N-1:0] key_sec_pre; //延时后检测电平寄存器变量 reg [N-1:0] key_sec; //延时后检测key,如果按键状态变低产生一个时钟的高脉冲。如果按键状态是高的话说明按键无效 always @(posedge clk or negedge rst) begin if (!rst) key_sec <= {N{1'b1}}; else if (cnt==18'h3ffff) key_sec <= key; end always @(posedge clk or negedge rst) begin if (!rst) key_sec_pre <= {N{1'b1}}; else key_sec_pre <= key_sec; end end assign key_pulse = key_sec_pre & (~key_sec); endmodule
以上就是一个N位按键的消抖程序,如果有按键按下会输出一个时钟周期的高脉冲。下面我们可以试试用这个按键消抖的输出来触发LED的显示,既按键一次LED翻转。你也可以不加按键消抖试试用按键来控制LED(按一次变亮,再按一次灭掉)。
下面的程序是例化调用debounce模块来控制LED
// ******************************************************************** // >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> COPYRIGHT NOTICE <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<< // ******************************************************************** // File name : top.v // Module name : top // Author : STEP // Description : // Web : www.stepfpga.com // // -------------------------------------------------------------------- // Code Revision History : // -------------------------------------------------------------------- // Version: |Mod. Date: |Changes Made: // V1.0 |2017/03/02 |Initial ver // -------------------------------------------------------------------- // Module Function:进过按键消抖后控制led显示翻转 module top (clk,rst,key,led); input clk; input rst; input key; output reg led; wire key_pulse; //当按键按下时产生一个高脉冲,翻转一次led always @(posedge clk or negedge rst) begin if (!rst) led <= 1'b1; else if (key_pulse) led <= ~led; else led <= led; end //例化消抖module,这里没有传递参数N,采用了默认的N=1 debounce u1 ( .clk (clk), .rst (rst), .key (key), .key_pulse (key_pulse) ); endmodule
====引脚分配====
设置好复位键可消抖的按键,编译完成后下载,通过按键就可以翻转LED。你也可以定义多个按键控制多个LED,还可以比较不加按键消抖情况下实际的效果对比如何。
信号 | 引脚 |
---|---|
clk | C1 |
rst | L14 |
key | N14 |
led | N13 |
====小结====
在本实验学习了如何进行按键的消抖。在很多应用情况下我们必须采取消抖才能更好地控制逻辑。在下一个实验计时控制中我们将学习计时的显示和控制,在这里我们要用到按键的消抖以及数码管,我们甚至可以用小脚丫做一个计时器甚至电子表。