CN103095257A

CN103095257A - 一种防抖动电路

Info

Publication number: CN103095257A
Application number: CN2013100047395A
Authority: CN
Inventors: 刘述兴; 张宗根; 文君
Original assignee: Shanghai Feixun Data Communication Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Feixun Data Communication Technology Co Ltd
Priority date: 2013-01-07
Filing date: 2013-01-07
Publication date: 2013-05-08

Abstract

本发明公开了一种防抖动电路，其属于开关电路防抖技术领域；其中防抖动电路具体包括：按键开关，相移电路，反相器和D触发器，按键开关下设有两个接线端子，接线端子连接相移电路，相移电路连接反相器；反相器连接D触发器；上述技术方案的有益效果是：在具有两个接线端子的电路中对按键开关进行防抖动处理，成本低，工作稳定可靠，适用范围比较广泛。

Description

一种防抖动电路

技术领域

本发明涉及开关电路防抖技术领域，尤其涉及一种防抖动电路。

背景技术

机械开关是数字电路中经常使用的一种开关器件，其结构简单，成本低廉。在许多数字电子系统中，都要通过机械开关来与传感器或人工操作设备发生联系，由机械触点实现开关的闭合与断开。

机械开关是靠弹簧力接触的,在接触的瞬间会离开接点，然后经过多次跳动最后才能稳定下来，这种现象称为“抖动”，如图1所示。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。

而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。由于触点的抖动，输出的脉冲不是纯净的，常会引起电路的非正常工作。这就需要将按键输出的“抖动信号”加以处理。

传统的开关去抖方案主要包括以下几种：

1）软件防抖

消除开关抖动的传统方法是采用软件，但这种方案具有较大的时间延迟，耗费CPU的工作时间，大大浪费了系统资源，而在较大系统中，系统的资源是十分宝贵的。

2）RS触发器防抖

如图2所示，RS触发器防抖适合于有三个接线端子的，其中中间和触头相连的接线端接地，另外两个端子分别接RS触发器的两端，因为触头每次只接触RS中的一个，每接触一个时RS触发器的输出端状态改变；图中Q为同相位输出端，为反相位输出端；T为开关。这种电路一般不适合我们现在所使用的两个接线端的按键。

3）MAXIM芯片开关去抖器

如图3所示，采用MAXIM（美信公司）生产的芯片开关去抖器进行防抖操作：按键产生的抖动，经过MAXIM芯片内部的预定延迟后，产生干净的数字信号输出。一般输出状态的改变发生在输入稳定后的40ms。这种方法会造成信号的延迟，成本也相对较高。

目前，针对具有两个接线端子的电路，并没有一种较好的防抖动的技术方案。

发明内容

根据现有技术中存在的上述缺陷，现提供一种防抖动电路，具体包括：

一种防抖动电路，其中，包括按键开关，相移电路，反相器和D触发器，所述按键开关下设有两个接线端子，所述接线端子连接所述相移电路，两个所述接线端子的连接与断开的状态控制所述相移电路的通断；所述相移电路连接所述反相器；所述反相器连接所述D触发器；

所述按键开关用于控制所述防抖动电路的通断；所述相移电路利用充放电的特性对所述按键开关输出的电波信号进行平滑处理；所述反相器对所述电波信号进行整形；所述D触发器输出所述电波信号。

优选的，该防抖动电路，其中，所述D触发器包括PR#引脚，CLR#引脚和CK引脚；所述PR#引脚是所述D触发器的预置输入端；所述CLR#引脚是所述D触发器的复位清零端；所述CK引脚是所述D触发器的参考时钟端；

所述D触发器还包括一个输出引脚Q，所述Q引脚连接一个指示装置，所述Q引脚将所述电波信号输出至所述指示装置显示。

优选的，该防抖动电路，其中，所述相移电路包括电容C1和电阻R1，所述电容C1的两端分别连接两个所述接线端子；所述电阻R1的一端连接所述电容C1，另一端接有一个3.3V的输入电压。

优选的，该防抖动电路，其中，所述反相器是一个三极管Q1；所述三极管Q1的基极连接所述电阻R1与所述电容C1连接的一端，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的集电极连接所述D触发器。

优选的，该防抖动电路，其中，所述三极管Q1的所述基极还接有一个电阻R2，所述电阻R2未连接所述三极管Q1的一端连接所述电阻R1与所述电容C1连接的一端；所述电阻R2向所述三极管Q1提供偏置电流。

上述技术方案的有益效果是：在具有两个接线端子的电路中对按键开关进行防抖动处理，成本低，工作稳定可靠，适用范围比较广泛。

附图说明

图1是背景技术中对抖动现象进行解析的示意图；

图2是背景技术中RS触发器防抖动方法的结构示意图；

图3是背景技术中MAXIM芯片开关去抖器的结构示意图；

图4是本发明的实施例中一种防抖动电路的结构示意图；

图5是本发明的实施例中一种防抖动电路工作原理图表；

图6-图7是本发明的实施例中防抖动电路实现效果的对比示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

如图4所示，本发明的实施例中，一种防抖动电路包括按键开关SW1，该按键开关下方的1、2接触点下分别设有两个相互分离的接线端子，3、4接触点上设有一个供使用者进行按压的按压部分。当SW1处于弹起状态时，两个接线端子相互分离，整个防抖动电路断开；当SW1处于下压状态时，两个接线端子分别接触接触点1和2，从而通过SW1相互连接，进而连通整个防抖动电路。

按键开关SW1的一端接地，并接有一个接线端子，另一端连接另一个接线端子；一个RC电路连接该两个接线端子；RC电路中包括一个阻值为10kΩ的电阻R1，以及一个电容量为0.1μF的电容C1；R1的一端接有一个3.3V的输入电压，另一端连接C1；C1的两端分别连接两个接线端子；该RC电路的作用是利用电容C1的充放电特性对SW1输出的开关电波进行平滑处理，将锯齿波平滑。

电阻R1还连接有一个阻值为22kΩ的电阻R2，R2接有一个三极管Q1，Q1的基极B与电阻R2连接，Q1的发射极E接地，Q1的集电极连接一个阻值为10kΩ的电阻R3，该电阻R3未连接Q1的一端接有输入电压，Q1的集电极端还接有阻值为0Ω的电阻R4，并通过该电阻R4连接一个D触发器U1。三极管Q1作为整个防抖动电路中的反相器，其作用为对经过平滑处理后的波形进行整形，并将经过整形的波形传送至D触发器U1。

D触发器U1包括多个引脚：PR#引脚是预置输入端，CLR#引脚是复位清零端，CK引脚是参考时钟端，D引脚为输入信号端，Q#引脚是反相位输出端，Q引脚是同相位输出端；Vcc引脚连接输入电压，GND引脚接地；

阻值为0Ω的电阻R4接入U1的CK引脚；

U1的CLR引脚预留一个电容量为1nF的电容C1接地，同时通过一个阻值为0Ω的电阻R5连接一个系统复位端（MAIN_RESET），并连接一个阻值为10kΩ的电阻R6到3.3V输入电压；

PR#引脚连接3.3V输入电压，并通过一个电容量为0.1μF的电容接地；

D引脚与Q#引脚相连，Q引脚接入一个指示装置（CTL_LED）。

上述防抖动电路的电波处理步骤具体如下：

D触发器被赋予一个初始状态；使用者按下按键开关SW1，使电路接通；SW1输出一个电波信号，该波形被传送至RC电路中（由电阻R1和电容C1构成），由于电容C1本身具有充放电的特性，RC电路可以对输出波形进行如图7所示的平滑处理；经过平滑处理的波形被传送至三极管Q1，Q1对该波形进行如图7所示的整形处理；经过整形处理的波形被传送至D触发器U1，U1根据如图7所示的波形，其输出状态只需要改变一次即可。

为U1赋予初始状态主要由CK、CLR#和PR#三个引脚的输入值决定；电路上电后，3.3V的输入电压通过电阻R2给三极管Q1提供偏置电流，使Q1处于饱和导通状态；此时CK引脚的输入为低电平，PR#由于直接接入输入电压，因此输入值为高电平，CLR#通过系统复位端或者RC电路提供了一个先低后高的电平输入；如图5所示，图中L代表低电平，H代表高电平，↑代表电平的上升沿，X代表任意状态，因此U1的输出初始状态即为低电平；当开关按下后，开关输出一个低电平，此时Q1截止并输出一个高电平；U1的CK引脚输入一个“上升沿”，使得U1发生翻转，此时输出又将变为低电平；上述过程循环反复。

如图6-7所示为采用该防抖动电路前后的波形变化对比：图6为采用该防抖动电路之前的波形变化；图7为采用该防抖动电路之后的波形变化。图中可以看到，当开关SW1由于其弹片的反作用而产生一连串的“抖动波形”之后，若如图6所示无RC电路的作用而直接输出到反相器上，则该反相器会得到若干个脉冲波形，并会使触发器误触发多次；若在电路中加入RC电路，利用电容C1的充放电特性，可以将原先的锯齿波进行平滑处理（如图7所示），该经过平滑处理的波形再经过由三极管Q1构成的反相器整形，最终输入到D触发器U1的波形只是一个单脉冲波形，因此U1的输出状态只改变一次，有效解决了因抖动带来的输出脉冲不纯净而使电路非正常工作的问题

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种防抖动电路，其特征在于，包括按键开关，相移电路，反相器和D触发器，所述按键开关下设有两个接线端子，所述接线端子连接所述相移电路，两个所述接线端子的连接与断开的状态控制所述相移电路的通断；所述相移电路连接所述反相器；所述反相器连接所述D触发器；

2.如权利要求1所述的防抖动电路，其特征在于，所述D触发器包括PR#引脚，CLR#引脚和CK引脚；所述PR#引脚是所述D触发器的预置输入端；所述CLR#引脚是所述D触发器的复位清零端；所述CK引脚是所述D触发器的参考时钟端；

3.如权利要求2所述的防抖动电路，其特征在于，所述相移电路包括电容C1和电阻R1，所述电容C1的两端分别连接两个所述接线端子；所述电阻R1的一端连接所述电容C1，另一端接有一个3.3V的输入电压。

4.如权利要求3所述的防抖动电路，其特征在于，所述反相器是一个三极管Q1；所述三极管Q1的基极连接所述电阻R1与所述电容C1连接的一端，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的集电极连接所述D触发器。

5.如权利要求4所述的防抖动电路，其特征在于，所述三极管Q1的所述基极还接有一个电阻R2，所述电阻R2未连接所述三极管Q1的一端连接所述电阻R1与所述电容C1连接的一端；所述电阻R2向所述三极管Q1提供偏置电流。