CN203643573U

CN203643573U - 一种测量按钮开关抖动次数的装置

Info

Publication number: CN203643573U
Application number: CN201320727992.9U
Authority: CN
Inventors: 欧伟明; 刘欢; 李圣清
Original assignee: Hunan University of Technology
Current assignee: Hunan University of Technology
Priority date: 2013-11-19
Filing date: 2013-11-19
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2023-11-19

Abstract

本实用新型涉及一种测量按钮开关抖动次数的装置，其特征在于，它包括被检测的按钮开关、FPGA逻辑控制模块、驱动模块、显示模块。所述的FPGA逻辑控制模块由FPGA芯片和50MHz有源晶振组成，FPGA芯片型号为EP1K30TC144，其功能完全由其内部纯硬件电路完成，没有CPU程序，所以该装置的工作稳定性高，能够测量抖动时间小到0.00002mS的按钮开关触点的机械抖动，能够准确测量按钮开关在动作时的机械抖动次数。

Description

一种测量按钮开关抖动次数的装置

技术领域

本实用新型涉及测试仪器技术领域，尤其是一种测量按钮开关抖动次数的装置。

背景技术

按钮开关作为主令电器在自动控制设备中应用非常广泛，按钮开关在动作时有机械抖动发生，机械抖动现象一般是人们不希望有的，因为它可能会使电路把按钮开关的一次动作当作多次动作而误处理，因此，人们常采用硬件或软件的方法来消除机械抖动的影响。当按钮开关将出现故障前，按钮开关的抖动次数、抖动时间、抖动频率也会发生变化，采用测定按钮开关在动作时的抖动次数、抖动时间、抖动频率，可以预测按钮开关的故障，从而实现自动控制设备的故障预测。

然而，由于按钮开关在动作时的机械抖动是随机的，并且某一次机械抖动的时间可能非常短，可能是纳秒数量级，因此，采用传统的电子电路来测量按钮开关在动作时的机械抖动，是非常困难的，甚至是不可能的。现场可编程门阵列FPGA芯片的出现，由于其工作速度很高，而且设计开发非常方便，从而使得测量按钮开关在动作时的机械抖动成为可能。

发明内容

为了准确测量按钮开关的抖动次数，本实用新型提供一种测量按钮开关抖动次数的装置。

为达到上述目的，本实用新型采取的技术方案是：一种测量按钮开关抖动次数的装置，由按钮开关⑴、FPGA逻辑控制模块⑵、驱动模块⑶、显示模块⑷构成。按钮开关⑴连接至FPGA逻辑控制模块⑵，FPGA逻辑控制模块⑵连接至驱动模块⑶，驱动模块⑶与显示模块⑷相连接。

所述的按钮开关⑴，由按钮开关K1~K3和上拉电阻R1~R3构成，实现将机械抖动变换成电压脉冲信号，具体是将按钮开关的每一次机械抖动变换为一个负脉冲电压信号。

所述的FPGA逻辑控制模块⑵，由FPGA芯片和50MHz有源晶振组成，FPGA逻辑控制模块⑵接收表示按钮开关触点机械抖动的负脉冲电压信号，经FPGA芯片处理后输出显示控制信号，负脉冲电压信号包括Key1、Key2、Key3，显示控制信号包括显示数据Data[7..0]、控制信号Contrl[6..0]。

所述FPGA芯片是一种超大规模可编程逻辑器件，采用国际标准的硬件描述语言进行设计开发，用户对FPGA芯片完成设计开发后，就成为了一种具有用户所需要的特定功能的专用集成电路，这时FPGA芯片的功能完全由其内部纯硬件电路完成，所述FPGA芯片的型号是EP1K30TC144。

所述的驱动模块⑶，由总线驱动器U1~U2、上拉电阻R4~R5组成，接收显示控制信号并驱动显示模块⑷工作。总线驱动器U1、U2的型号为74LS245。

所述的显示模块⑷，由240×128LCD点阵液晶显示模块LCM240128构成，LCM240128显示按钮开关K1~K3的抖动次数。

本实用新型的有益效果是，FPGA芯片EP1K30TC144的功能完全由其内部纯硬件电路完成，没有CPU程序，所以该装置的工作稳定性高；由于FPGA芯片EP1K30TC144的工作速度很高，本装置采用50MHz同步时钟信号，能够测量抖动时间小到0.00002mS的按钮开关触点的机械抖动，能够准确测量按钮开关在动作时的机械抖动次数；另外，该装置的使用操作非常简单而方便。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图。

图2为本实用新型实施实例的电路原理图。

图3为本实用新型实施实例中FPGA逻辑控制模块的功能框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型进一步说明。

如图2所示，本实用新型实施实例中，按钮开关⑴由K1~K3和上拉电阻R1~R3构成，其中K1~K3 表示三个常开按钮开关的机械触点，上拉电阻R1~R3的阻值为10kΩ；按钮开关⑴实现将按钮开关的机械抖动变换成电压脉冲信号，具体是将按钮开关的每一次机械抖动变换为一个负脉冲电压信号。

所述K1、K2、K3的左端连接在一起后与地相连接；K1、K2、K3的右端分别与上拉电阻R1、R2、R3连接，并且连接到FPGA芯片信号输入端Key1、Key2、Key3；所述上拉电阻R1~R3的上端连接至电源VCC，电源VCC是+5V直流电源。

如图2所示，本实用新型实施实例中，FPGA逻辑控制模块⑵由FPGA芯片U1和50MHz有源晶振组成，接收表示按钮开关触点机械抖动的负脉冲电压信号，经FPGA芯片处理后输出显示控制信号。

所述FPGA芯片U1的型号为EP1K30TC144；所述50MHz有源晶振，产生的50MHz时钟脉冲信号，作为FPGA芯片EP1K30TC144的同步时钟信号，与EP1K30TC144的时钟输入端clk连接；所述负脉冲电压信号包括Key1、Key2、Key3；所述显示控制信号，包括显示数据Data[7..0]和控制信号Contrl[6..0]，其中，控制信号Contrl[6..0] 与总线驱动器U2的输入端A0~A6连接，显示数据Data[7..0]与总线驱动器U3的输入端A7~A0连接。

如图2所示，本实用新型实施实例中，驱动模块⑶由排电阻R4~R5、总线驱动器U2～U3构成，接收显示控制信号并驱动LCM240128工作。

所述排电阻R4、R5的阻值为1kΩ×7，其上端连接至电源VCC，电源VCC是+5V直流电源，排电阻R4、R5的下端分别与总线驱动器U2、U3的输出端连接；所述总线驱动器U2、U3的型号为74LS245，74LS245可用具有类似功能的其他驱动器代替，如74LS244等，U2的输出信号B0~B6与LCM240128的7个控制输入端连接，这7个控制输入端的引脚号分别是1、5、6、7、8、9、18，U3的输出信号B7~B0与LCM240128的8个数据输入端D0~D7连接。

如图2所示，本实用新型实施实例中，显示模块⑷由U4构成，U4是240×128LCD点阵液晶显示模块，其型号为LCM240128，在总线驱动器U2、U3的驱动下，LCM240128显示按钮开关K1~K3的抖动次数。

如图3所示，FPGA芯片EP1K30TC144实现的功能包括输入缓冲器、上升沿检测加计数、下降沿检测加计数、数字滤波器、LCD点阵扫描控制；EP1K30TC144的功能完全由其内部纯硬件电路完成，没有CPU程序，所以该装置的工作稳定性高；EP1K30TC144接收表示按钮开关触点机械抖动的负脉冲电压信号Key1、Key2、Key3，经EP1K30TC144内部电路处理后，输出显示控制信号，显示控制信号包括显示数据Data[7..0]和控制信号Contrl[6..0]。

Claims

1.一种测量按钮开关抖动次数的装置，其特征在于：由按钮开关⑴、FPGA逻辑控制模块⑵、驱动模块⑶、显示模块⑷组成；所述的按钮开关⑴包括按钮开关K1～K3、上拉电阻R1～R3；所述的FPGA逻辑控制模块⑵包括FPGA芯片；所述的驱动模块⑶包括总线驱动器74LS245；所述的按钮开关K1～K3的左端连接在一起后与地相连接，K1～K3的右端分别与上拉电阻R1～R3相连接并且连接到FPGA芯片的信号输入端；FPGA芯片的信号输出端与总线驱动器74LS245的输入端相连接；总线驱动器74LS245的输出端连接至显示模块⑷的输入端。

2.按照权利要求1所述的一种测量按钮开关抖动次数的装置，其特征在于，所述的FPGA逻辑控制模块⑵由FPGA芯片和50MHz有源晶振组成，FPGA芯片型号为EP1K30TC144。

3.按照权利要求1所述的一种测量按钮开关抖动次数的装置，其特征在于，所述的显示模块⑷由240×128LCD点阵液晶显示模块LCM240128构成。