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触摸按键方案报告

一、方案简介

电容触摸传感大约在50连年前就已经消灭，此刻已经变得愈来愈易于实现且应用更为普遍。触摸灯是电容触摸开关的一个经典例如。触摸灯的消灭已有很长一段时间，它由一个简洁的电容式开关来开启、关闭灯泡及调整灯的亮度。技术使得可以对触摸按钮实现更为简单的掌握。其关键是要有具有混合信号外设的单片机。单片机供给了完成电容触摸传感、决策、响应和其他系统相关任务的力量。

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转变的频率或占空比。有些其他的方式则利用电荷平衡或是充电上升及下降时间的测量。

在便携式媒体播放器和移动手持终端等大容量、高可视性产品的应用中，触摸按键已被普遍承受。由于其具有便利易用，时尚和低本钱的优势，愈来愈多的电子产品开头从传统机械按键转向触摸式按键。

触摸按键方案特长:

1、没有任何机械部件，不会磨损，无穷寿命，削减后期保护本钱。

2、2、其感测局部可以放置到任何绝缘层〔通常为玻璃或塑料材料〕的后面，很简洁制成与四周环境相密封的键盘。以起到防潮防水的作用。

3、3、面板图案随心所欲，按键大小、外形任意设计，字符、商标、透视窗等任意搭配，外型美观、时尚，不褪色、不变形、经久耐用。从根本上解决了各种金属面板以及各种机械面板无法到达的效果。其牢靠性和美观设计随便性，可以直接取代现有一般面板〔金属键盘、薄膜键盘、导电胶键盘〕。

4、触摸按键板可供给UART、IIC、SPI等多种接口，知足各类产品接口需求。

二、原理概述

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如图1所示在PCB上构建的电容器，电容式触摸感应按键实际上只是PCB上的一小块“覆铜焊盘”，触摸按键与四周的“地信号”组成一个感应电容，当手指靠近电容上方区域时，它会干扰电场，从而引发电容相应转变。依据这个电容量的转变，可以检测是不是有人体接近或接触该触摸按键。

接地板通常放置在按键板的下方，用于屏蔽其它电子产品产生的干扰。此类设计受PCB上的寄生电容和温度和湿度等环境因素的影响，检测系统需持续监控和跟踪此转变并作出基准值调整。

基准电容值由特定构造的PCB产生，介质转变时，电容大小亦发生转变。

图1 PCB上构建开放式电容器示用意

当人体〔手指〕接触金属感应片的时候，由于人体相当于一个接大地的电容，因此会在感应片和大地之间形成一个电容，感应电容量通常有几pF到几十pF。利用这个最大体的原理，在外部搭建相关电路，就可以够依据这个电容量的转变，检测是不是有人体接触金属感应片。基于LPC1100系列Cortex-M0微掌握器电容式触摸感应按键原理〔具体见附录1〕如图2所示

图2 基于LPC1100触摸按键原理

三、方案实现

充分利用触摸按键芯片内的比较器特性，结合外部一个电容传感器，构造一个简洁的振荡器，针对传感器上电容的转变，频率对应发生转变，然后利用内部的计时器来测量出该转变，从而到达响应触摸功能的实现。

触摸电路原理

单片机测量自激RC振荡器频率方案该方案的原理如以下图3所示：

由于玻璃一手指一地之间产生电容，咱们才能够检测到触压，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。

电容增量的百分比是:

△C%=((CP+Cf)-CP)/CP=Cf/Cp

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电容增量就是咱们检测的依据，手指将引入额外的电容，致使振荡器的RC时间常数转变。RC时间常数增加，振荡器频率将减小，在单片机中将检测到这一频率转变。

Cp的设计值应当较小。由于咱们知道Cf超级小，假设是Cp较小，则频率的增量百分比将较大，手指触压产生的电容范围在5-15pF之间。还需要一个振

荡器，其频率取决于电容器的感应极板CS。图4的电路能够实现这一目标。该设计利用了一个松弛振荡器来产生频率，频率取决于电容器的值。RC振荡器的电

图3触摸电路等效电路图4RC

图3触摸电路等效电路

图4RC振荡器

RC电路充放电在有无人体触摸时的充放电波形图如图5所示。当利用GPIO配置为输入时电容Cx充电，假设是没有人体触摸的时候电容的充放电曲线如图5绿线所示；当有人体触摸的时候，由于人体带来一个感应电容量，这时电容充放电速度变缓，如图3红线所示。利用这个时间的转变，再加GPIO中断的检测功

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图5 有无人体触摸时的RC电路充放电示意图

为了检测按钮是不是按下，首先必需恰本地配置系统。然后有以下几个关键步骤:1、通过传感器电容发出振荡信号；

2、利用下单片机计数器对正边沿进展计数；

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