基于中穎8位MCU的觸摸按鍵方案

前言
在需要用戶界面的應(yīng)用方案中，傳統(tǒng)的機(jī)電開關(guān)正在被電容式觸摸感應(yīng)控制所替代。
Sino wealth已經(jīng)開發(fā)了一套觸摸感應(yīng)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(yīng)軟件可以檢測到人手的觸摸。由于電極電容的改變，導(dǎo)致的RC充放電時(shí)間的改變，能夠被檢測出來，然后經(jīng)過濾波等，最終通過專用的I/O端口，或者I2C/SPI接口發(fā)送給主機(jī)系統(tǒng)。該軟件庫所需的元器件BOM表，成本低廉，因?yàn)槊總€(gè)通道只需要兩個(gè)電阻就可以實(shí)現(xiàn)觸摸檢測功能。

RC感應(yīng)原理

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

電極電容(C)通過一個(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(shù)：電極面積(A)，絕緣體相對介電常數(shù)( )，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 ， 的電壓隨著電容值的變化而相應(yīng)增加或者降低， 如圖2所示。

圖2 測量充電時(shí)間

通過計(jì)算 的電壓達(dá)到閥值 所需要的充電時(shí)間( )，來得到電容值(C)。 在觸摸感應(yīng)應(yīng)用中，電容值(C)由兩部分組成：固定電容(電極電容， )和當(dāng)人手接觸或者靠近電極時(shí)，由人手帶來的電容(感應(yīng)電容， )。電極電容應(yīng)該盡可能的小，以保證檢測到人手觸摸。因?yàn)橥ǔＨ耸钟|摸與否，帶來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(yīng)

這就是用于檢測人手觸摸的觸摸感應(yīng)軟件中感應(yīng)層所采用的基本原理。