基于中穎8位微控制器的電容式觸摸按鍵控制器

前言

　　在需要用戶(hù)界面的應用方案中，傳統的機電開(kāi)關(guān)正在被電容式觸摸感應控制所替代。

　　Sino wealth已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一套觸摸感應軟件，使得任意一款8位的中穎微控制器都可以作為一個(gè)電容式觸摸按鍵控制器使用。通過(guò)對由一個(gè)電阻和觸摸電極電容組成的RC充放電時(shí)間的控制，該觸摸感應軟件可以檢測到人手的觸摸。由于電極電容的改變，導致的RC充放電時(shí)間的改變，能夠被檢測出來(lái)，然后經(jīng)過(guò)濾波等，最終通過(guò)專(zhuān)用的I/O端口，或者I2C/SPI接口發(fā)送給主機系統。該軟件庫所需的元器件BOM表，成本低廉，因為每個(gè)通道只需要兩個(gè)電阻就可以實(shí)現觸摸檢測功能

　　RC感應原理

　　RC采樣原理就是通過(guò)測量觸摸電極電容的微小變化，來(lái)感知人體對電容式觸摸感應器(按鍵、滾輪或者滑條)的觸摸。

　　電極電容(C)通過(guò)一個(gè)固定的電阻(R)周期性地充放電。 電容值取決于以下幾個(gè)參數：電極面積(A)，絕緣體相對介電常數，空氣相對濕度，以及兩個(gè)電極之間的距離(d)。電容值可由下列公式得出：

圖1:RC電壓檢測。

　　固定電壓施加在 ， 的電壓隨著(zhù)電容值的變化而相應增加或者降低， 如圖2所示。

圖2：測量充電時(shí)間。

　　通過(guò)計算VOUT的電壓達到閥值VTH所需要的充電時(shí)間(TC)，來(lái)得到電容值(C)。 在觸摸感應應用中，電容值(C)由兩部分組成：固定電容(電極電容，CX)和當人手接觸或者靠近電極時(shí)，由人手帶來(lái)的電容(感應電容，CT)。電極電容應該盡可能的小，以保證檢測到人手觸摸。因為通常人手觸摸與否，帶來(lái)的電容變化一般就是幾個(gè)pF(通常5pF)。 利用該原理，就可以檢測到手指是否觸摸了電極。

圖3：觸摸感應。

　　這就是用于檢測人手觸摸的觸摸感應軟件中感應層所采用的基本原理。