基于Microchip單片機(jī)的觸摸感應(yīng)技術(shù)研究

　　Microchip提供兩種電容式觸摸感應(yīng)解決方案，一種為張馳振蕩器方式，即通過(guò)檢測(cè)觸摸感應(yīng)電容充放電的頻率變化，來(lái)檢測(cè)是否有鍵按下，根據(jù)單片機(jī)集成的硬件資源不同，另一種通過(guò)Microchip單片機(jī)集成的片上充電時(shí)間檢測(cè)單元(CTMU)實(shí)現(xiàn)。

　　簡(jiǎn)單RC振蕩方式

　　這種方式比較適合一個(gè)按鍵情況，通過(guò)集成模擬比較器的PIC10F204或PIC10F206實(shí)現(xiàn)觸摸感應(yīng)功能，用到的硬件資源為模擬比較器和Timer0定時(shí)器。圖1為電路圖，上電時(shí)，觸摸感應(yīng)電容Cp沒(méi)有充電，比較器輸出高電平，通過(guò)D1給電容迅速充電至接近VDD，之后比較器翻轉(zhuǎn)，輸出低電平，Cp通過(guò)R1放電，直至低于內(nèi)部參考電壓0.6V，比較器翻轉(zhuǎn)輸出高，進(jìn)入下一個(gè)振蕩周期。將比較器輸出送給Timer0，作為時(shí)基，經(jīng)過(guò)固定的軟件延時(shí)，讀出Timer0的值，可以計(jì)算出比較器輸出頻率。當(dāng)手指接觸按鍵時(shí)，電容值改變，隨之比較器輸出頻率改變，讀出的Timer0的值發(fā)生變化，從而檢測(cè)到有觸摸動(dòng)作。

　　帶SR鎖存器的比較器方式

　　利用PIC16F61X、PIC16F690和PIC16F88X系列內(nèi)部集成的模擬比較器具有SR鎖存器功能，配合Timer0和Timer1，可以方便的實(shí)現(xiàn)觸摸感應(yīng)檢測(cè)。這類器件在不進(jìn)行外部模擬通道擴(kuò)展情況下，可以直接支持4路觸摸感應(yīng)檢測(cè)。

　　如圖2所示，Cs表示觸摸感應(yīng)對(duì)地電容，觸摸感應(yīng)直接與單片機(jī)片內(nèi)比較器反相輸入端相連，比較器C1采用內(nèi)部大約2/3VDD作為參考電壓，C2采用外部電阻分壓，獲得1/4VDD電壓。當(dāng)上電時(shí)，Cs上電壓為0，C2輸出為1，C1輸出為0，SR鎖存器反相端輸出為1，通過(guò)電阻對(duì)Cs充電;當(dāng)Cs電壓超過(guò)1/4VDD，C2輸出為0，SR鎖存器保持原來(lái)輸出狀態(tài)。當(dāng)Cs充電超過(guò)2/3VDD時(shí)，C1輸出為1，SR鎖存器反相端輸出由1變?yōu)?，Cs通過(guò)電阻放電，當(dāng)Cs放電電壓低于2/3VDD時(shí)，C1輸出為0，SR鎖存器保持原來(lái)輸出狀態(tài)。當(dāng)Cs放電電壓低于1/4VDD時(shí)，C2輸出為1，SR鎖存器反相端輸出為1，通過(guò)電阻對(duì)Cs充電，開(kāi)始一個(gè)新的周期。這樣Cs反復(fù)充放電，電容電壓為鋸齒波，SR鎖存器輸出為同頻率方波。

　　有觸摸時(shí)，Cs變大，改變了RC電路的時(shí)間常數(shù)，SR鎖存器輸出的方波頻率隨之發(fā)生改變。將SR鎖存器輸出的方波信號(hào)送給Timer1作為時(shí)基，每一次Timer0溢出中斷，中斷程序中讀出Timer1寄存器的值即代表對(duì)應(yīng)頻率，頻率是否變化即代表是否有觸摸動(dòng)作。

　　容性傳感模塊(CSM)方式

　　PIC16F72X系列集成了CSM，這個(gè)模塊具有恒定的拉灌電流能力，能夠直接驅(qū)動(dòng)容性負(fù)載(PCB焊盤)，在觸摸感應(yīng)電容上形成連續(xù)振蕩的三角波，CSM輸出同頻率的方波，方波信號(hào)可以提供給Timer0或Timer1做時(shí)基，通過(guò)Timer2中斷讀出相對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)值，即代表對(duì)應(yīng)頻率。這種方式電路非常簡(jiǎn)單，可以直接將焊盤連接到CSM輸入對(duì)應(yīng)的引腳。