基于嵌入式技術(shù)的感應按鍵設計 (2)

3 硬件設計

基于A(yíng)Tmega48的感應按鍵，在硬件設計上非常簡(jiǎn)單，每路按鍵只需要一個(gè)電阻和一個(gè)電容即可實(shí)現。通常情況下，感應電極一般以銅箔形式分布在印刷電路板上，可以根據具體的應用需要將感應電極設計成不同的尺寸和形狀。同時(shí)，采用金屬彈簧或者導電海綿等具有導電功能的介質(zhì)，能夠將按鍵延伸到合適的長(cháng)度或高度，如圖2所示。

圖2 采用金屬彈簧延伸的感應電極

圖3 硬件原理圖

典型應用情況下，采樣電容C1或C2采用22 nF，限流電阻R1或R2采用1 kΩ。但是實(shí)際應用系統中需要根據感應按鍵的靈敏度，對采樣電容的容值和限流電阻的阻值進(jìn)行調整，以達到最佳效果。硬件原理圖如圖3所示。

4 函數庫安裝與軟件配置

要把ATmega48單片機的I/O口作為感應按鍵輸入口來(lái)使用，首先需要安裝QTouch函數庫Atmel_QTouch_Libraries，目前比較新的函數庫版本是4.3。安裝完畢后，需要將與單片機對應的庫文件加載到工程中。Atmel公司的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境AVR Studio提供了便捷的設置，新建一個(gè)工程后，可在Project→Configuration Options→Libraries界面中添加函數庫鏈接文件。

其次，需要對I/O口進(jìn)行配置。在工程配置(Project→Configuration Options→Custom Options)界面設置相應的宏定義參數即可，如圖4所示。

圖4 AVR Studio工程配置界面

D_QTOUCH_：需要使用QTouch函數庫。

DSNSK=C和DSNS=C：表示將ATmega48 PC口設置為感應按鍵口。

DQT_NUM_CHANNELS=4：表示最大可用通道數量。

DQT_DELAY_CYCLES=1：表示采樣電容充放電周期時(shí)間。

另外，在應用系統源程序中需要加入庫函數的頭文件。代碼如下：

#include touch_api.h

5 系統應用

應用流程如圖5所示。在系統初始化之后，首先調用config_sensors()函數將需要的I/O口配置成感應按鍵的采樣口，并對各個(gè)感應按鍵的各個(gè)狀態(tài)進(jìn)行初始化。然后是設置感應參數，這些參數包括按鍵校準閾值、正向漂移值、負向漂移值、最大連續感應時(shí)間等。最后，在應用系統的主程序中，需要周期地調用庫函數qt_measuer_channels()對感應信號進(jìn)行測量，并檢測按鍵的狀態(tài)。

圖5 QTouch應用流程

需要注意的是，感應按鍵采集使用了系統的一個(gè)定時(shí)器中斷，因此，應用系統中的中斷程序會(huì )對其造成一定的影響。這就要求在按鍵感應的過(guò)程中，應用系統的中斷服務(wù)程序的處理時(shí)間越短越好。在電容感應工作的時(shí)候，中斷服務(wù)程序處理時(shí)間不應該超過(guò)1 ms，否則將嚴重影響感應按鍵的靈敏度，甚至會(huì )導致感應按鍵失靈。

應用系統程序如下：

int main( void ){

init_system();/*系統初始化*/

config_sensors();/*將I/O口配置成感應按鍵*/

qt_init_sensing();/*初始化感應傳感器*/

qt_set_parameters();/*感應參數設置*/

init_timer_isr();/*用于感應按鍵的定時(shí)器設置*/

qt_filter_callback = 0;/*濾波參數選擇*/

__enable_interrupt();/*使能定時(shí)器中斷*//*應用程序主循環(huán) */

while (1) {

if( time_to_measure_touch ) {

time_to_measure_touch = 0u; /*繼續下一個(gè)采集周期*/

qt_measure_sensors( current_time_ms_touch );/*感應檢測 */

}

KeyBuff = (qt_measure_data.qt_touch_status.sensor_states[0]);/*獲取感應按鍵狀態(tài)*/

……/*系統應用程序*/

}

}

6 結語(yǔ)

基于A(yíng)tmel QTouch技術(shù)的嵌入式感應按鍵設計，簡(jiǎn)化了設計難度，降低了系統的應用成本，節省了印刷電路板的尺寸空間，系統應用穩定，可靈活應用于各類(lèi)電子產(chǎn)品中。