基于CY8C22545的觸摸按鍵電磁爐設計

　　CY8C22545片上包含有優(yōu)化的觸摸控制邏輯，圖3是該器件用于一個(gè)通道的CSD觸摸感應控制的內部硬件框圖。與以往的Cypress觸摸產(chǎn)品比較，CY8C22545產(chǎn)品有以下一些特點(diǎn)：

　　1)CY8C22545采用左右兩條模擬總線(xiàn)的結構，所有的IO口都可通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)分別接到左右兩邊的模擬總線(xiàn)上。所有的IO口都可作為觸摸傳感器的輸入端。另外，CY8C22545內部設計了兩套掃描控制邏輯，可支持兩個(gè)觸摸傳感器同時(shí)進(jìn)行掃描的操作，這樣可以減少總的按鍵掃描時(shí)間。在微波爐等多按鍵(或滑條)的設計中，這種方式有著(zhù)獨到的優(yōu)勢。

　　2)該器件內部有兩個(gè)電流源(IDAC)，每個(gè)電流源有256級調節范圍，可輸出0640uA電流，基本可替代各種Capsense精度配置時(shí)所采用的外部放電電阻，因此只需要一個(gè)外接的充放電電容即可完成感應電容的檢測。另外，采用內部IDAC替代外部放電電阻這種方法在做Capsense參數調整時(shí)非常方便，無(wú)需更換外部電阻即可實(shí)現參數的優(yōu)化配置。當然，客戶(hù)仍然可以選擇使用外部電阻作為Capsense的放電電阻。

　　3)掃描時(shí)鐘源，計數器和定時(shí)器都用專(zhuān)用的資源來(lái)支持，不占用任何數字模塊資源，因此可以有更多的數字資源用于系統控制。

　　4)另外，由于電路上的優(yōu)化，每個(gè)按鍵掃描完成后才產(chǎn)生一次中斷，因此大大的減少CPU干預時(shí)間，使得CPU有更多時(shí)間處理其它任務(wù)。

　　圖3. CSD觸摸感應控制邏輯框圖

　　3.3 系統設計

　　本設計采用目前市面上比較流行的電磁爐結構，即功率板由一片LM339及一些分立器件構成，而用戶(hù)接口板由MCU及LED等分立器件構成。功率板實(shí)現了包括同步檢測，電流負反饋控制，振蕩電路，浪涌保護等控制，本文就不再詳述。用戶(hù)接口板實(shí)現了觸摸感應控制，LED數碼管和LED燈掃描驅動(dòng)，用戶(hù)菜單管理，IGBT及鍋具溫度檢測，過(guò)溫保護，供電電源過(guò)欠壓保護，電磁爐恒功率控制，恒溫控制，風(fēng)扇、蜂鳴器等外設控制以及其他一些系統主控功能。圖4是用戶(hù)接口板的硬件框圖。

　　圖4. 用戶(hù)接口控制板框圖

　　CY8C22545采用44 pin 的TQFP封裝，最多有38個(gè)I/O，可支持到37個(gè)觸摸傳感器的輸入，因此可滿(mǎn)足大多數復雜的用戶(hù)接口板設計。如果IO數量不能滿(mǎn)足需求，用戶(hù)可以通過(guò)SPI接口與外部一片74LS164完成IO口的擴展用于LED等外圍器件的驅動(dòng)。

　　在本設計中，CY8C22545對外部12個(gè)觸摸感應按鍵進(jìn)行檢測，SAR10 ADC對各個(gè)溫度傳感器及AC電源的電壓和電流進(jìn)行采樣，并使用了三個(gè)數字模塊分別配置成三個(gè)8bit精度的PWM發(fā)生器，用于驅動(dòng)蜂鳴器，控制風(fēng)扇轉速以及產(chǎn)生功率控制用的PWM參考信號。另外，用一個(gè)數字模塊配置為8bit的定時(shí)器，用于固件的時(shí)基。如果需要IO擴展，則可用一個(gè)數字模塊配置為SPI接口以驅動(dòng)外部串并轉換邏輯。

　　恒功率控制和恒溫控制是電磁爐主要的兩種工作模式。在本系統中分別采用了兩個(gè)PID閉環(huán)控制算法實(shí)現恒功率控制和恒溫控制。由于這兩種系統具有不同的時(shí)間參數，需要分別調整設定系統PID參數。

　　無(wú)鍋檢測是電磁爐中一個(gè)重要的技術(shù)，它包含放置檢測和移開(kāi)檢測。放置檢測采用脈沖方式。在電磁爐正常工作之前，CY8C22545使主諧振電路打開(kāi)一個(gè)很小的時(shí)間，通過(guò)計算諧振過(guò)零點(diǎn)個(gè)數檢測諧振電路的振蕩次數。當沒(méi)有鍋具時(shí)，主諧振電路處于欠阻尼狀態(tài)，諧振過(guò)零點(diǎn)檢測端有較多的脈沖產(chǎn)生。有鍋具時(shí)，主諧振電路處于阻尼狀態(tài)，此時(shí)諧振過(guò)零點(diǎn)檢測端產(chǎn)生的脈沖較少。CY8C22545能夠通過(guò)檢測脈沖的數量決定是否有鍋具存在。移開(kāi)檢測采用了電流檢測的方法。當電磁爐正常工作時(shí)，工作電流會(huì )穩定在一個(gè)正常范圍內。如果移開(kāi)鍋具，系統的電流會(huì )急劇下降到一個(gè)較小的范圍。CY8C22545可以通過(guò)檢測電流的急劇下降，判定鍋具移開(kāi)。另外，在CY8C22545輸出一個(gè)固定占空比PWM的條件下，系統的工作電流會(huì )維持在一個(gè)特定的范圍。CY8C22545也可以通過(guò)檢測當前電流是否符合當前PWM的占空比來(lái)判斷鍋具是否移開(kāi)。

　　4.結語(yǔ)

　　采用PSoC CY8C22545的觸摸按鍵電磁爐設計，利用其模擬、數字和觸摸感應專(zhuān)用邏輯使整個(gè)系統只用了一個(gè)PSoC芯片便實(shí)現了觸摸按鍵電磁爐的控制功能。結構非常簡(jiǎn)潔明了，不需要太多的外圍元件。在觸摸感應的參數調整上非常靈活方便，為客戶(hù)的設計和生產(chǎn)節省許多調試時(shí)間。