剖析MSP430電容觸摸系統驅動(dòng)電路 —電路圖天天讀（167）

　　電容觸摸技術(shù)作為一種實(shí)用、時(shí)尚的人機交互方式，已經(jīng)被廣泛的應用到各種電子產(chǎn)品，小到電燈開(kāi)關(guān)，大到平板電腦、觸摸桌等。隨之而來(lái)的是考驗產(chǎn)品設計者如何發(fā)揮智慧，在把產(chǎn)品用戶(hù)界面設計得方便簡(jiǎn)潔的同時(shí)，又能呈現產(chǎn)品絢麗的外觀(guān)，從而帶來(lái)良好的用戶(hù)體驗。LED 顯示由于界面友好，可以實(shí)時(shí)反映觸摸的位置信息，在電容觸摸產(chǎn)品設計中得到廣泛應用。本設計正是利用了大量的LED 來(lái)實(shí)現呼吸燈、軌跡燈的特效，可以為例如燈光、音量、溫度等帶有調節功能的產(chǎn)品提供設計參考。

　　電容觸摸實(shí)現原理

　　MSP430 根據型號的不同支持多種電容觸摸檢測方式，有RC 震蕩、比較器、PIN RO，本設計使用的是PIN RelaxaTIon Oscillator 方式，原理如圖1，芯片管腳內部檢測電路由施密特觸發(fā)器、反向器，以及一個(gè)電阻組成，震蕩信號經(jīng)過(guò)施密特觸發(fā)器變成脈沖信號，再通過(guò)反向器反饋回RC 電路，通過(guò)TImer_A對施密特觸發(fā)器的輸出進(jìn)行記數，再通過(guò)設置測量窗口Gate 獲得記數的結果。當手指觸摸電極，電極上的C 產(chǎn)生變化，導致震蕩頻率改變，這樣在定長(cháng)的測量窗口就能獲得不同的記數結果，一旦差值超過(guò)門(mén)限，結合一定的濾波算法判斷就可以觸發(fā)觸摸事件。

　　圖 1 PIN RO 原理圖

　　LED PWM 驅動(dòng)方案實(shí)現

　　要實(shí)現LED 呼吸的效果，就要求LED 進(jìn)行PWM 調光，而要實(shí)現軌跡燈的效果，每一路LED必須是獨立的PWM 控制。本應用由于使用了24 個(gè)LED 燈，需要24 路的PWM 輸出控制，MSP430G2955 有32 個(gè)IO口，通過(guò)IO 口配合TIMER 定時(shí)器，足夠支持24 路的軟件PWM 輸出。本實(shí)例采用德州儀器MSP430G2955 ，通過(guò)6 個(gè)IO 完成電容觸摸檢測，24 個(gè)IO 驅動(dòng)24路LED，并預留了通訊口。設計實(shí)例如圖 4

　　圖 4 實(shí)例演示圖

　　電路設計

　　原理圖設計如圖 4， MCU 通過(guò)一個(gè)5V 轉3.3V 的LDO 給VCC 供電，使用LDO 的目的是為了保證電源的穩定，讓觸摸電路在檢測信號時(shí)不會(huì )因為電源的噪聲產(chǎn)生過(guò)大的信號偏差。電極上串的電阻作為ESD 保護器件，如果在產(chǎn)品結構設計合理的情況下可以省去。電路中預留了UART 口與主控系統通訊。

　　圖 5 MCU 電路

　　LED 驅動(dòng)部分電路如圖 5， 由于每一個(gè)LED 的電流在10mA 左右，24 個(gè)LED 如果同時(shí)亮就有240mA，無(wú)法通過(guò)MCU IO 口直接驅動(dòng)，在每個(gè)LED 上加一個(gè)三極管以及限流電阻，實(shí)現24路LED 的控制。

　　圖 6 LED 驅動(dòng)電路

　　本文介紹了使用MSP430G 系列單芯片實(shí)現電容觸摸轉輪和24 路獨立PWM 輸出LED 控制方案，在一些需要低成本的產(chǎn)品設計，又要對多種LED 特效控制的場(chǎng)合，有很大的使用價(jià)值?！SP430 系列單片機以低功耗和外設模塊的豐富性而著(zhù)稱(chēng)，而針對電容觸摸應用，MSP430 的PIN RO 電容觸摸檢測方式支持IO 口直接連接檢測電極，不需要任何外圍器件，極大的簡(jiǎn)化了電路設計，而本設計文檔中使用的MSP430G2XX5 更支持多達 32 個(gè)IO 口，可驅動(dòng)24 個(gè)以上的LED 燈，達到理想的顯示效果。MSP430 電容觸摸轉輪方案通過(guò)4 個(gè)IO 口完成4 個(gè)通道的電容檢測，配合特殊的電極圖形，就可實(shí)現轉輪的設計。