電容式觸摸傳感器觸摸屏的實(shí)現原理

比較器的輸出被送進(jìn)脈沖寬度調制器(PWM)的時(shí)鐘輸入電路，該PWM負責對一個(gè)時(shí)鐘頻率為24MHz的16位計數器進(jìn)行門(mén)控。傳感器上面的手指使電容增大，從而導致計數值增加。就是基于這一原理來(lái)檢測到手指的存在。該系統的典型波形示于圖3中。

圖3：電容式傳感弛張振蕩器電路的波形。(online)

該設備的實(shí)現原理圖如圖4所示。

圖4：電容式傳感電路原理圖。(online)

為了實(shí)現電容式傳感和串行通信，該電路采用了賽普拉斯的CY8C21x34系列中的PSoC IC芯片。該芯片包含一組模擬和數字功能塊，這些功能塊可由存儲于板上閃存中的固件來(lái)配置。另一顆芯片負責處理RS232的電平移位，以便建立到主機的通信鏈接，并實(shí)現波特率為115,200的電容式傳感數據記錄。四個(gè)電容傳感按鍵的引腳分配在圖5的表中給出。PSoC是通過(guò)一個(gè)包含電源、地以及編程引腳SCL和SDA的ISSP接頭來(lái)實(shí)現編程的。而通過(guò)一個(gè)DB9連接器將電腦與電容式傳感電路板相連。

PSoC利用程序固件來(lái)配置，還采用一個(gè)5V工作電源和一個(gè)內部生成的24MHz系統時(shí)鐘。對該24MHz時(shí)鐘進(jìn)行1:26分頻，產(chǎn)生一個(gè)為實(shí)現115,200波特率的TX8模塊時(shí)鐘。電容傳感用戶(hù)模塊選擇以“周期法”(Period Method)來(lái)運行，在該工作模式中，計數在固定數量的弛張振蕩器周期中累加。換言之，16位計數器值代表了一個(gè)與傳感器電容成正比的周期。

代碼段1(詳見(jiàn)本刊網(wǎng)站)羅列了系統固件的功能。與設立電容式傳感系統相關(guān)的大部分工作都已被編為一組由C程序來(lái)調用的標準CSR例行程序。例如：CSR_1_Start()負責配置PSoC的內部布線(xiàn)，以使電流源DAC與模擬多路復用器相連，而比較器與經(jīng)過(guò)正確初始化的PWM和16位計數器相連。

調整傳感器

每次調用上列程序中的調用函數CSR_1_Start()時(shí)，均對Button1的電容進(jìn)行測量。原始計數值被存儲于CSR_1_iaSwResult[ ]陣列中。用戶(hù)模塊還跟蹤一個(gè)用于原始計數的基線(xiàn)。每個(gè)按鍵的基線(xiàn)值均為一個(gè)由軟件中的IIR濾波器進(jìn)行周期性計算的平均原始計數值。IIR濾波器的更新速率是可編程的?；€(xiàn)使得系統能夠適應于由于溫度和其它環(huán)境影響而引起的系統中的漂移。

開(kāi)關(guān)差分陣列CSR_1_iaSwDiff[ ]包含消除了基線(xiàn)偏移的原始計數值。利用開(kāi)關(guān)差值來(lái)決定按鍵目前的開(kāi)/關(guān)狀態(tài)。這可使系統的性能保持恒定，即便在基線(xiàn)有可能隨著(zhù)時(shí)間的推移而發(fā)生漂移的情況下也是如此。