基于Microchip单片机的触摸感应技术

日期:2009-07-14 19:32:29   浏览次数:3004   

Microchip微芯公司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,另一种通过Microchip单片机集成的片上充电时间检测单元(CTMU)实现。

例如PIC系列的PIC16F72X系列集成了CSM,这个模块具有恒定的拉灌电流能力,能够直接驱动容性负载(PCB焊盘),在触摸感应电容上形成连续振荡的三角波,CSM输出同频率的方波,方波信号可以提供给Timer0或Timer1做时基,通过Timer2中断读出相对应的计数值,即代表对应频率。这种方式电路非常简单,可以直接将焊盘连接到CSM输入对应的引脚。

  
简单RC振荡方式
  
这种方式比较适合一个按键情况,通过集成模拟比较器的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1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。


  
带SR锁存器的比较器方式
  
利用PIC16F61X、PIC16F690和PIC16F88X系列内部集成的模拟比较器具有SR锁存器功能,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2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。当Cs放电电压低于1/4VDD时,C2输出为1,SR锁存器反相端输出为1,通过电阻对Cs充电,开始一个新的周期。这样Cs反复充放电,电容电压为锯齿波,SR锁存器输出为同频率方波。


  
有触摸时,Cs变大,改变了RC电路的时间常数,SR锁存器输出的方波频率随之发生改变。将SR锁存器输出的方波信号送给Timer1作为时基,每一次Timer0溢出中断,中断程序中读出Timer1寄存器的值即代表对应频率,频率是否变化即代表是否有触摸动作。