基于Microchip單片機的觸摸感應(yīng)技術(shù)研究

　　Microchip提供兩種電容式觸摸感應(yīng)解決方案，一種為張馳振蕩器方式，即通過檢測觸摸感應(yīng)電容充放電的頻率變化，來檢測是否有鍵按下，根據(jù)單片機集成的硬件資源不同，另一種通過Microchip單片機集成的片上充電時間檢測單元(CTMU)實現(xiàn)。

　　簡單RC振蕩方式

　　這種方式比較適合一個按鍵情況，通過集成模擬比較器的PIC10F204或PIC10F206實現(xiàn)觸摸感應(yīng)功能，用到的硬件資源為模擬比較器和Timer0定時器。圖1為電路圖，上電時，觸摸感應(yīng)電容Cp沒有充電，比較器輸出高電平，通過D1給電容迅速充電至接近VDD，之后比較器翻轉(zhuǎn)，輸出低電平，Cp通過R1放電，直至低于內(nèi)部參考電壓0.6V，比較器翻轉(zhuǎn)輸出高，進入下一個振蕩周期。將比較器輸出送給Timer0，作為時基，經(jīng)過固定的軟件延時，讀出Timer0的值，可以計算出比較器輸出頻率。當(dāng)手指接觸按鍵時，電容值改變，隨之比較器輸出頻率改變，讀出的Timer0的值發(fā)生變化，從而檢測到有觸摸動作。

　　帶SR鎖存器的比較器方式

　　利用PIC16F61X、PIC16F690和PIC16F88X系列內(nèi)部集成的模擬比較器具有SR鎖存器功能，配合Timer0和Timer1，可以方便的實現(xiàn)觸摸感應(yīng)檢測。這類器件在不進行外部模擬通道擴展情況下，可以直接支持4路觸摸感應(yīng)檢測。

　　如圖2所示，Cs表示觸摸感應(yīng)對地電容，觸摸感應(yīng)直接與單片機片內(nèi)比較器反相輸入端相連，比較器C1采用內(nèi)部大約2/3VDD作為參考電壓，C2采用外部電阻分壓，獲得1/4VDD電壓。當(dāng)上電時，Cs上電壓為0，C2輸出為1，C1輸出為0，SR鎖存器反相端輸出為1，通過電阻對Cs充電;當(dāng)Cs電壓超過1/4VDD，C2輸出為0，SR鎖存器保持原來輸出狀態(tài)。當(dāng)Cs充電超過2/3VDD時，C1輸出為1，SR鎖存器反相端輸出由1變?yōu)?，Cs通過電阻放電，當(dāng)Cs放電電壓低于2/3VDD時，C1輸出為0，SR鎖存器保持原來輸出狀態(tài)。當(dāng)Cs放電電壓低于1/4VDD時，C2輸出為1，SR鎖存器反相端輸出為1，通過電阻對Cs充電，開始一個新的周期。這樣Cs反復(fù)充放電，電容電壓為鋸齒波，SR鎖存器輸出為同頻率方波。

　　有觸摸時，Cs變大，改變了RC電路的時間常數(shù)，SR鎖存器輸出的方波頻率隨之發(fā)生改變。將SR鎖存器輸出的方波信號送給Timer1作為時基，每一次Timer0溢出中斷，中斷程序中讀出Timer1寄存器的值即代表對應(yīng)頻率，頻率是否變化即代表是否有觸摸動作。

　　容性傳感模塊(CSM)方式

　　PIC16F72X系列集成了CSM，這個模塊具有恒定的拉灌電流能力，能夠直接驅(qū)動容性負(fù)載(PCB焊盤)，在觸摸感應(yīng)電容上形成連續(xù)振蕩的三角波，CSM輸出同頻率的方波，方波信號可以提供給Timer0或Timer1做時基，通過Timer2中斷讀出相對應(yīng)的計數(shù)值，即代表對應(yīng)頻率。這種方式電路非常簡單，可以直接將焊盤連接到CSM輸入對應(yīng)的引腳。