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基于Microchip单片机的触摸感应技术

发布时间:2011-11-09 21:16:16
摘要:详细介绍了基于Microchip不同系列单片机实现电容式触摸感应的方法,以及其技术特点。
关键词:触摸感应,SR锁存器,CTMU,
引言
近年来,触摸感应由于没有机械磨损和便于现代感设计,正得到迅速普及,并形成了一种时尚潮流。Microchip提供电容式和电感式触摸感应整体解决方案,而无需办理付费使用许可证及版税协议。利用Microchip完整源代码解决方案,可以在同一单片机内实现触摸感应功能和现有功能的集成,从而降低系统成本。本文主要介绍Microchip电容式触摸感应解决方案。
电容式触摸感应基本原理

                            图1 电容式触摸感应等效电路
    图1为触摸感应示意图,在覆盖物(比如玻璃)下面,铺地和触摸感应部分都是覆铜,它们之间产生寄生电容,如图中Cp所示。当手指靠近或接触到触摸感应部分时,又引入了电容Cf,Cf和Cp并联,所以通过检测触摸感应部分的电容变化,即可检测到是否有手指触摸动作。
电容式触摸感应检测方法
目前,Microchip提供两种电容式触摸感应解决方案,一种为张驰振荡器方式,即通过检测触摸感应电容充放电的频率变化,来检测是否有键按下,根据单片机集成的硬件资源不同,这种方式有三种常见检测电路,接下来会详细介绍。另外一种通过Microchip单片机集成的片上充电时间检测单元(CTMU)实现。
简单RC振荡方式
    这种方式比较适合一个按键情况,通过Microchip最简单的集成模拟比较器的6管脚单片机,如PIC10F204或PIC10F206实现触摸感应功能,用到的硬件资源为模拟比较器和Timer0定时器。图2为电路图。上电时,触摸感应电容Cp没有充电,比较器输出高电平,通过D1给电容迅速充电至接近VDD,之后比较器翻转,输出低电平,Cp通过R1放电,直至低于内部参考电压0.6V,比较器翻转输出高,进入下一个振荡周期。将比较器输出送给Timer0,作为时基,经过固定的软件延时,读出Timer0的值,可以计算出比较器输出频率。
    当手指接触按键时,电容值改变,随之比较器输出频率改变,读出的Timer0的值发生变化,从而检测到有触摸动作。

                            图2 简单RC振荡触摸感应检测电路
带SR锁存器的比较器方式

    PIC16F61X、PIC16F690系列和PIC16F88X系列单片机内部集成的模拟比较器具有SR锁存器功能,利用这一功能,配合Timer0和Timer1,可以方便的实现触摸感应检测。这类器件在不进行外部模拟通道扩展情况下,可以直接支持4路触摸感应检测。
    如图3所示,Cs表示触摸感应对地电容,触摸感应直接与单片机片内比较器反相输入端相连,比较器C1采用内部大约2/3VDD作为参考电压,C2采用外部电阻分压,获得1/4VDD电压。
当上电时,Cs上电压为0,C2输出为1,C1输出为0,SR锁存器反相端输出为1,通过电阻对Cs充电;当Cs电压超过1/4VDD ,C2输出为0,SR锁存器保持原来输出状态。
当Cs充电超过2/3VDD时,C1输出为1,SR锁存器反相端输出由1变为0,Cs通过电阻放电,当Cs放电电压低于2/3VDD时,C1输出为0,SR锁存器保持原来输出状态。
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