感應按鍵技術,，作為一項新興的技術,，已經(jīng)廣泛用于各種產(chǎn)品。尤其是近兩年以來，采用感應按鍵的家電產(chǎn)品呈爆發(fā)式增加,。目前,，市面上的這類產(chǎn)品主要有智能電冰箱、數(shù)字液晶電視,、熱水器,、電熱爐等家電產(chǎn)品。采用感應式按鍵的家電產(chǎn)品,，可以設計出靚麗的控制面板,，同時，與機械式按鍵相比具有更長的使用壽命,。

　　目前,，感應按鍵的應用方式主要有兩大類：

　　①采用專用芯片,，比如Quantum(昆騰)公司的感應按鍵芯片QT240,、QT1101，以及Chemtronics(康拓斯)公司的CT1008等,。這類芯片內部固化了處理感應按鍵的軟件,，能夠對按鍵感應電極(金屬彈簧或導電海綿)的信號進行采集和分析，最終將分析的結果以高低電平形式輸出到應用系統(tǒng)的處理器I／O口,。比如,，當手靠近感應電極的時候輸出高電平，遠離感應電極的時候輸出低電平,。這類芯片外圍需要少量的分立器件,，實際使用時要根據(jù)應用場合對這些外圍器件的參數(shù)進行微調，以達到最佳效果,。

　?、诓捎眉墒叫酒Ｍ瞥鲞@種方式的芯片廠家將處理感應按鍵的軟件部分嵌入到單片機程序中,，用戶如果需要用到感應按鍵,，只需要在單片機開發(fā)環(huán)境里將需要的I／O口配置為感應按鍵的輸入口，同時系統(tǒng)通過調用芯片廠家提供的函數(shù)庫接口來讀取感應按鍵的結果,?；贏tmel公司ATmega系列單片機的感應按鍵就是屬于這種應用方式，它是將其QTouch技術的軟件代碼以庫函數(shù)接口形式提供給用戶使用,。

　　2 QTouch技術

　　QTouch技術是Atmel公司觸摸技術部前身Quantum開發(fā)的一項技術,。所開發(fā)的集成電路技術是基于電荷的傳輸電容式感測。QTouch IC檢測用傳感器芯片和簡單按鍵電極之間連接來檢測觸摸,，如圖1所示,。QTouch器件對未知電容的感測電極充電到已知電位。電極通常是印刷電路板上的一塊銅區(qū)域，該電極可以通過金屬彈簧或者導電海綿來延伸應用空問,。在1個或多個電荷傳輸周期后測量電荷,，就可以確定感測板的電容。在觸摸表面按手指,，導致在該點影響電荷流的外部電容,，作為一個觸摸記錄；也可確定QTouch微控制器來檢測手指的接近度,，而不是絕對觸摸,。判斷邏輯中的信號處理使QTouch健全和可靠，同時可以消除靜電脈沖或瞬時無意識觸摸／接近引起的假觸發(fā),。

　　QTouch傳感器可以驅動單按鍵或多按鍵,。在用多按鍵時，可以為每個按鍵設置一個單獨的靈敏電平,?？梢杂貌煌笮『托螤畹陌存I來滿足功能和審美要求。QTouch技術可以采用兩種模式：正?；?ldquo;觸摸”模式,，以及高靈敏度或“接近”模式。用高靈敏電荷傳輸接近感測來檢測末端用戶接近的手指,，用用戶接口中斷電子設備或電氣裝置來啟動系統(tǒng)功能,。為了實現(xiàn)良好的電磁兼容，QTouch傳感器采用擴頻調制和稀疏,、隨機充電脈沖(脈沖之間具有長延遲),。單個脈沖可以比內部串脈沖間隔短5％或更短。這種方法的優(yōu)點是交叉傳感器干擾較小,，功耗較低,，且降低了RF輻射和極化率,。QTouch器件對于慢變化(由于老化或環(huán)境條件改變)具有自動漂移補償,。這些器件不需要線圈、振蕩器,、RF元件,、專門纜線、RC網(wǎng)絡或大量的分立元件,。

　　3 硬件設計

　　基于ATmega48的感應按鍵,，在硬件設計上非常簡單，每路按鍵只需要一個電阻和一個電容即可實現(xiàn),。通常情況下,，感應電極一般以銅箔形式分布在印刷電路板上，可以根據(jù)具體的應用需要將感應電極設計成不同的尺寸和形狀。同時,，采用金屬彈簧或者導電海綿等具有導電功能的介質,，能夠將按鍵延伸到合適的長度或高度，如圖2所示,。

　　典型應用情況下,，采樣電容C1或C2采用22 nF，限流電阻R1或R2采用1 kΩ,。但是實際應用系統(tǒng)中需要根據(jù)感應按鍵的靈敏度,，對采樣電容的容值和限流電阻的阻值進行調整，以達到最佳效果,。硬件原理圖如圖3所示,。

　　4 函數(shù)庫安裝與軟件配置

　　要把ATmega48單片機的I／O口作為感應按鍵輸入口來使用，首先需要安裝QTouch函數(shù)庫Atmel_QTouch_Libraries,，目前比較新的函數(shù)庫版本是4．3,。安裝完畢后，需要將與單片機對應的庫文件加載到工程中,。Atmel公司的集成開發(fā)環(huán)境AVR Studio提供了便捷的設置,，新建一個工程后，可在Project→Configuration()ptions→Libraries界面中添加函數(shù)庫鏈接文件,。

　　其次,，需要對I／O口進行配置。在工程配置(Project→Configuration()ptions→Custom()ptions)界面設置相應的宏定義參數(shù)即可,，如圖4所示,。

　　-D_QTOUCH_：需要使用QTouch函數(shù)庫。

　　-DSNSK=C和-DSNS=C：表示將ATmega48 PC口設置為感應按鍵口,。

　　-DQT_NUM_CHANNELS=4：表示最大可用通道數(shù)量,。

　　-DQT_DELAY_CYCLES=1：表示采樣電容充放電周期時間。

　　另外,，在應用系統(tǒng)源程序中需要加入庫函數(shù)的頭文件,。代碼如下：

　　#include“touch api．h”

　　5 系統(tǒng)應用

　　應用流程如圖5所示。在系統(tǒng)初始化之后,，首先調用config_sensors()函數(shù)將需要的I／O口配置成感應按鍵的采樣口,，并對各個感應按鍵的各個狀態(tài)進行初始化。然后是設置感應參數(shù),，這些參數(shù)包括按鍵校準閾值,、正向漂移值、負向漂移值,、最大連續(xù)感應時間等,。最后,，在應用系統(tǒng)的主程序中，需要周期地調用庫函數(shù)qt_measuer_channels()對感應信號進行測量,，并檢測按鍵的狀態(tài),。

　　需要注意的是，感應按鍵采集使用了系統(tǒng)的一個定時器中斷,，因此,，應用系統(tǒng)中的中斷程序會對其造成一定的影響。這就要求在按鍵感應的過程中,，應用系統(tǒng)的中斷服務程序的處理時間越短越好,。在電容感應工作的時候，中斷服務程序處理時間不應該超過1 ms,，否則將嚴重影響感應按鍵的靈敏度,，甚至會導致感應按鍵失靈。

　　應用系統(tǒng)程序如下：

　　結語

　　基于Atmel QTouch技術的嵌入式感應按鍵設計,，簡化了設計難度,，降低了系統(tǒng)的應用成本，節(jié)省了印刷電路板的尺寸空間,，系統(tǒng)應用穩(wěn)定,，可靈活應用于各類電子產(chǎn)品中。