方案簡介
在便攜式媒體播放器和移動手持終端等大容量,、高可視性產(chǎn)品的應用中,觸摸式按鍵作為一種接口技術已被廣泛采用,。由于具有方便易用,,時尚和低成本的優(yōu)勢,越來越多的電子產(chǎn)品開始從傳統(tǒng)的機械按鍵轉向觸摸式按鍵,。
基于LPC1100系列Cortex-M0微控制器的電容式觸摸感應按鍵方案,,采用LPC1100的GPIO口和兩個內部定時器,即可實現(xiàn)多達24個獨立按鍵或滑條式電容觸摸按鍵的應用,。本方案采用外圍RC電路加軟件檢測技術,,集成FIR濾波算法,擁有良好的抗干擾性能,,可通過EFT(脈沖群抗干擾度測試)4KV的指標,,非常適合由交流電驅動的電子設備。
原理概述
電容式觸摸感應按鍵的基本原理如圖1 所示,,當人體(手指)接觸金屬感應片的時候,,由于人體相當于一個接大地的電容,,因此會在感應片和大地之間形成一個電容,感應電容量通常有幾pF到幾十pF,。利用這個最基本的原理,,在外部搭建相關電路,就可以根據(jù)這個電容量的變化,,檢測是否有人體接觸金屬感應片。
圖1 電容式觸摸感應原理
基于LPC1100系列Cortex-M0微控制器電容式觸摸感應按鍵原理如圖2 所示,,利用LPC1100的GPIO中斷功能加上內部定時器,,可很方便的測量外部電容量變化。處理流程如下:
初始化KEY n為GPIO口,,必須關閉內部上拉功能,,配置為既不上拉也不下拉的模式;
使能并配置KEY n的高電平中斷,;
將KEY n設置為輸出,,并輸出低電平,此時電容放電,;
開啟定時器,,將KEY n配置為輸入,并開啟高電平中斷,,此時電容開始充電,,在KEY n的中斷服務函數(shù)中讀取定時器的時間;
根據(jù)這個充電時間的變化量就可以判斷出是否有按鍵按下,。
圖2 基于LPC1100觸摸按鍵原理
注:圖2中只是示意了2個獨立按鍵連接方案,,利用LPC1100內部的GPIO輸入可以連接多達24個獨立按鍵或滑條。
RC電路充放電在有無人體觸摸時的充放電波形圖如圖3所示,。當使用GPIO配置為輸入時電容Cx充電,,如果沒有人體觸摸的時候電容的充放電曲線如圖3綠線所示;當有人體觸摸的時候,,由于人體帶來一個感應電容量,,這時電容充放電速度變緩,如圖3紅線所示,。利用這個時間的變化,,再加GPIO中斷的檢測功能,就可以判斷是否有按鍵按下,。
圖3 有無人體觸摸時的RC電路充放電示意圖
方案特性
支持按鍵,、滑塊和滾輪觸摸界面;
硬件資源占用少,,占用2個定時器和GPIO口,;
外圍器件少,,每個通道只需兩個電阻和一個電容,制造成本低,;
MCU上電自動校準,,制造過程簡單;
靈敏度可調節(jié),,具有很高的調節(jié)性,。
應用場合
電容觸摸感應式按鍵具有不怕磨損、不受溫濕度影響,、防水保護和成本低廉等優(yōu)點,。因此已經(jīng)被廣泛的應用于手機、VCD,、DVD,、電磁爐、油煙機,、熱水器,、洗衣機、微波爐,、咖啡機,、電冰箱、MP3,、MP4,、DPF數(shù)碼相框和CAR DVD等。
實物圖片