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电容式触摸感应按键
阅读:5150时间:2011-01-17 11:32:01

  电容式触摸感应按键就是一个不断地充电和放电的张弛振荡器。如果不触摸开关,张弛振荡器有一个固定的充电放电周期,频率是可以测量的。如果我们用手指或者触摸笔接触开关,就会增加电容器的介电常数,充电放电周期就变长,频率就会相应减少。测量周期的变化,就可以侦测触摸动作。

概述

  市场上的消费电子产品已经开始逐步采用触摸感应按键,以取代传统的机械式按键。针对此趋势,益登科技设计出以Silicon Labs公司MCU为内核的电容式触摸感应按键方案。电容式触摸感应按键开关,内部是一个以电容器为基础的开关。以传导性物体(例如手指)触摸电容器可改变电容,此改变会被内置于微控制器内的电路所侦测。

测量方式

  一是可以测量频率,计算固定时间内张弛振荡器的周期数。如果在固定时间内测到的周期数较原先校准的为少,则此开关便被视作为被按压;二是可以测量周期,即在固定次数的张弛周期间计算系统时钟周期的总数。如果开关被按压,则张弛振荡器的频率会减少,则在相同次数周期会测量到更多的系统时钟周期。C8051F9xx MCU系列,可通过使用芯片上比较器和定时器实现触摸感应按键功能,连接最多23个感应按键。而且无须外部器件,通过PCB走线/开关作为电容部分,由内部触摸感应按键电路进行测量以得知电容值的变化。与C8051F93x-F92x方案相比,唯一所需的外部器件是(3+N)电阻器,其中N是开关的数目,以及3个提供反馈的额外端口接点。

侦测电容值

  因为要侦测电容值的变化,所以希望变化幅度越大越好。现在,有3个主要因素会影响开关电容及变化幅度:PCB上开关的大小、形状和配置;PCB 走线和使用者手指间的材料种类;连接开关和MCU的走线特性。测试结果表明,在特定区域中的开关越大且走线越多,则此开关的闲置电容便越高。由于开关上方的材料种类,会影响闲置电容和电容的变化率。我们发现,尽可能使用最薄的材料,使电容变化极大化,建议使用具有高介电常数的材料,例如玻璃、以增加开关的绝对电容。

优点

  首先,只需要很少的微控制器开销(overhead),硬件资源只需要一个比较器和定时器。还可以采用高效率算法,让微控制器可以进入低功耗模式,并能定期唤醒以侦测开关动作。总体只占用低于0.05% 的CPU资源。其次,没有外部硬件开销,可以将开关走线直接连至MCU端口管脚,无须其他外部的反馈电阻器或电容器。按键的侦测不易受到噪声和供应电压的影响,不受50/60Hz噪声的影响,也不需要精密电压源(VDD)。

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