基于Microchip单片机的触摸感应技术

贝能国际有限公司 王永

摘要：详细介绍了基于Microchip不同系列单片机实现电容式触摸感应的方法，以及其技术特点。

关键词：触摸感应，SR锁存器,CTMU,

引言

近年来，触摸感应由于没有机械磨损和便于现代感设计，正得到迅速普及，并形成了一种时尚潮流。Microchip提供电容式和电感式触摸感应整体解决方案，而无需办理付费使用许可证及版税协议。利用Microchip完整源代码解决方案，可以在同一单片机内实现触摸感应功能和现有功能的集成，从而降低系统成本。本文主要介绍Microchip电容式触摸感应解决方案。

电容式触摸感应基本原理

                            图1 电容式触摸感应等效电路

    图1为触摸感应示意图，在覆盖物（比如玻璃）下面，铺地和触摸感应部分都是覆铜，它们之间产生寄生电容，如图中C_p所示。当手指靠近或接触到触摸感应部分时，又引入了电容C_f，C_f和C_p并联，所以通过检测触摸感应部分的电容变化，即可检测到是否有手指触摸动作。

电容式触摸感应检测方法

目前，Microchip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，这种方式有三种常见检测电路，接下来会详细介绍。另外一种通过Microchip单片机集成的片上充电时间检测单元（CTMU）实现。

简单RC振荡方式

    这种方式比较适合一个按键情况，通过Microchip最简单的集成模拟比较器的6管脚单片机，如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2为电路图。上电时，触摸感应电容C_p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，C_p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。

                            图2 简单RC振荡触摸感应检测电路

带SR锁存器的比较器方式

                        图3 带SR锁存器的比较器触摸感应检测电路

    PIC16F61X、PIC16F690系列和PIC16F88X系列单片机内部集成的模拟比较器具有SR锁存器功能，利用这一功能，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3所示，C_s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，C_s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C_s充电；当C_s电压超过1/4VDD ,C2输出为0，SR锁存器保持原来输出状态。

当C_s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，C_s通过电阻放电，当C_s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。

                    
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