基于電容式觸摸按鍵技術(shù)的七彩燈設計

1．2．3 觸摸按鍵模塊
本設計采用6個(gè)觸摸按鍵，集成于一塊觸摸滑條上。其中1個(gè)按鍵作為多功能點(diǎn)動(dòng)按鍵，短按時(shí)開(kāi)關(guān)機，長(cháng)按時(shí)則顏色循環(huán)漸變。其余5個(gè)按鍵同時(shí)支持點(diǎn)動(dòng)與滑動(dòng)用于改變燈光顏色。主控通過(guò)檢測觸摸按鍵信息完成開(kāi)關(guān)機、顏色循環(huán)、顏色改變的功能。當主控檢測到改變顏色的功能按鍵被觸發(fā)時(shí)，會(huì )調整RBG三色燈各自占空比從而配比輸出相對應的顏色。為了使按鍵檢測更加精準，需要在每個(gè)觸摸通道與主控之間串上2k電阻以減小干擾，同時(shí)應盡量保持每個(gè)觸摸通道與主控距離相等。

2 系統軟件設計
系統軟件使用C語(yǔ)言編寫(xiě)，采用前后臺方式構建和運行。主函數實(shí)現了系統前臺中電流源自適應調節、按鍵循環(huán)掃描、判斷觸摸通道、執行通道功能的大循環(huán)，流程圖如圖3所示。

系統初始化包括了Timer 0初始化、I／O口初始化以及觸摸通道初始化等。Timer 0初始化中，將其設定為16位定時(shí)器，并給定時(shí)器0賦以初值。I／O口初始化中設定3個(gè)通道為GPIO口用于模擬輸出PWM功能，另有6個(gè)通道作為觸摸按鍵使用。觸摸通道初始化中執行電流源的初始化以及觸摸基線(xiàn)初始化。電流源初始化后，通過(guò)電流源自適應的調節，可將由環(huán)境或噪聲等因素對觸摸通道掃描造成的干擾進(jìn)行一定程度的抵消和降低，提高了觸摸掃描的精度和穩定性。觸摸基線(xiàn)初始化中提供了基線(xiàn)的參考值與誤差范圍，用于計算并判斷被觸摸的通道。主循環(huán)中將看門(mén)狗定時(shí)器設定為2．3s定時(shí)，需進(jìn)行喂狗以防程序跑飛或死循環(huán)等錯誤，若未及時(shí)喂狗，則系統自動(dòng)復位。
另有函數用于實(shí)現系統后臺中斷服務(wù)功能，包含定時(shí)器0中斷和按鍵中斷。定時(shí)器0中斷通過(guò)調用其服務(wù)子程序調整RGB三色燈各自占空比，控制高低電平時(shí)長(cháng)，配比出相應的顏色；按鍵中斷通過(guò)調用其服務(wù)子程序進(jìn)行按鍵的循環(huán)掃描，在掃描過(guò)程中，通過(guò)程序計算手指觸摸值與基線(xiàn)的差值來(lái)判斷被觸摸的通道，從而根據被觸摸的不同通道執行其相應的功能。
在6個(gè)觸摸按鍵中，1個(gè)按鍵作為多功能點(diǎn)動(dòng)按鍵，通過(guò)計數方式判斷長(cháng)短按。判斷為短按時(shí)，程序將Switch變量取反，進(jìn)行開(kāi)關(guān)機；判斷為長(cháng)按時(shí)，程序執行Color變量的累加，進(jìn)行顏色循環(huán)。其余5個(gè)觸摸按鍵將其對應的整體觸摸通道分配為七份，通過(guò)點(diǎn)動(dòng)或滑動(dòng)分別實(shí)現按順序排列的彩虹七色。所有功能均需要在開(kāi)機情況下執行，在顏色循環(huán)功能執行過(guò)程中，只需觸摸任意通道便可退出循環(huán)。為了使燈光變化效果更好，程序采用計數方式執行占空比的改變，從而可實(shí)現顏色的漸變效果。

3 結語(yǔ)
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電容式觸摸按鍵技術(shù)已經(jīng)在眾多領(lǐng)域中得到了應用并體現出了其獨特的優(yōu)勢，正在逐步替代傳統的機械式按鍵。本文將該技術(shù)與實(shí)際設計相結合，利用電容式觸摸按鍵完成了七彩燈的多種功能。在實(shí)際應用中，觸摸按鍵的精確性決定著(zhù)它是否能夠準確地執行與其相對應的功能，因此該指標非常重要。本系統通過(guò)電流源自適應以及設定基線(xiàn)誤差范圍等方法確保了按鍵的穩定與準確。同時(shí)，不同的觸摸面板材質(zhì)與厚度會(huì )對觸摸靈敏度造成影響。若觸摸靈敏度控制不當，當靈敏度過(guò)低時(shí)，會(huì )造成操作不便甚至操作無(wú)效；相反，若靈敏度過(guò)高，會(huì )造成很多誤操作導致系統不受控，所以觸摸按鍵的靈敏度也需要控制。經(jīng)試用表明，系統可長(cháng)時(shí)間工作、燈光效果優(yōu)美、顏色漸變效果明顯。同時(shí)，觸摸按鍵精度準確、穩定性強、靈敏度高，且具有抗環(huán)境因素和噪聲干擾的能力。