电容式触摸按键(简介)

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1、AN1101电容触摸传感简介历史简介作者：TomPermeMicrochipTechnologyInc.电容触摸传感大约在50多年前就已经出现，现在已经变得越来越易于实现且应用更为广泛。触摸灯是电容触摸开关的一个经典示例。触摸灯的出现已有很长一段时介绍间，它由一个简单的电容式开关来开启、关闭灯泡及调电容触摸传感应用越来越流行，并在消费应用中也深受节灯的亮度。欢迎。本应用笔记将介绍一种使用若干Microchip器件的新技术使得可以对触摸按钮实现更为复杂的控制。其关电容触摸传感解决方案。应用笔记针对PIC16F616系键是要有具有混合信号外设的单片机。单

2、片机提供了完列、PIC16F690系列以及PIC16F887系列器件，它们成电容触摸传感、决策、响应以及其他系统相关任务的代表了引脚数从低至高的8位单片机。能力。目前业内已有好几种电容触摸传感技术存在。多数技术是基于测量由于人手指触摸产生额外电容而改变的频率构建良好的传感器或占空比。有些其他的方法则使用电荷平衡或是充电上升及下降时间的测量。本解决方案使用自激RC振荡器现在简要地介绍一下背景知识，包括PCB焊盘的自然来测量频率。电容和当手指触压焊盘时将发生的情况，这将有助于阐明如何构建良好传感器。图1：电容图解标称电容手指触摸等效电容CpCpCf玻璃C

3、uFR4CpCf图2：简单的RC电路表1：术语表缩写说明ROSCeo真空的介电常数Cser相对介电常数d电容极板之间的距离t=ROSCCsº充电/放电常数A极板面积t=ROSC(Cp+Cf)C电容公式1：电容公式eoerAC=d2008MicrochipTechnologyInc.DS01101A_CN第1页AN1101由于玻璃－手指－地之间产生电容，我们才能够检测到振荡器工作原理触压，该电容与电路对地的自然寄生电容并联。并联电容相加，所以当手指接近焊盘时总电容将变大。电容增松弛振荡器是一个自激RC振荡器，它使用2个带SR量的百分比是：锁存的比较器

4、来改变感应电容器电压的充电方向，进行充电或者放电。电容器充放电的速率由RC时间常数来DC%=((Cp+Cf)–Cp)/Cp=Cf/Cp。确定，通过比较器的正输入端来设置充电的上下限。从电容增量就是我们检测的依据，手指将引入额外的电下限充电到上限，然后放电重新回到下限的时间，就是容，导致振荡器的RC时间常数改变。稍后将看到，RC振荡器的周期。时间常数增加，振荡器频率将减小，在单片机中将检测振荡器电路如图3所示。比较器的正输入端决定充电的这一频率变化。上下限。C1+是内部信号，但C2+必须接外部信号以便还值得注意的是，希望Cp比较小，因为我们知道Cf非设

5、置充电下限。1000pF的电容用来滤除来自电源的高常小。如果Cp较小，则电容和频率的增量百分比将比频噪声并确保有一个稳定的下限。电压V-将在上下限之较大。已知手指触压产生的电容范围在5-15pF之间。间充电放电，它由C2OUT的逻辑电平信号驱动。比较不应把手指电容视作常数，也不要认为它与环境无关。器2的输出C2OUT配置为Q，以便获得相应的充放电关于如何使Cp较小以及其他相关因素的详细信息，请行为。反馈电阻R与传感器极板（用Cs表示）一起形见应用笔记AN1102《电容触摸传感器布板和物理设计成了RC回路。指南》。当电容器Cs上电压V-低于下限时，C2

6、OUT就将变高既然已经知道了要检测什么，现在我们还需要一个振荡电平，系统将开始充电。如果V-在上下限之间，则系统器，其频率取决于电容器的感应极板Cs。图3的电路能将保持前一个状态（充电或放电）。当V-超过上限，则够实现这一目标。该设计使用了一个松弛振荡器来产生C2OUT将变低，系统将开始放电，然后在中间区域持频率，频率取决于电容器的值。RC振荡器的电阻值是续放电。设计参数，用来确保振荡频率在100-400kHz范围内。充放电周期的图示请参见图4。输出Q以及它表示的充频率的精确值并不重要，但是在测量过程中，较高的频电或放电状态，要根据每个比较器的负输入

7、端对正输入率将产生更多的计数，因而精度要比较低频率的精度端的相对值以及SR锁存的值来确定。高。为了检测按钮是否按下，首先必须恰当地配置系统。然后有下列几个关键步骤：1.通过传感器电容发出振荡信号。2.使用T1CKI对正边沿进行计数。3.在固定的测量周期结束时，获取读数（频率的计数值）4.判断当前频率是否低于正常的未触压的平均值。DS01101A_CN第2页2008MicrochipTechnologyInc.AN1101图3：振荡器电路内部CVREF+~2/3VDD-C1SQVDDC2OUT3kRQ+-C21000pF1kV-120kWRCs图4：

8、充放电周期电容电压V-2/3VDD=C1+1/4VDD=C2+时间1234上电表2：工作时间段时间段置位复位