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(多图) 基于MCU的电容感应式触摸按键方案

于洁?? 张建新?? 张醒?? 2012年07月19日 ?? 收藏0
1 引言

  电容式触控技术在厨房设备中的应用已经有几年了,例如在烤箱和煎锅的不透明玻璃面板后面采用分离按键实现。这些触摸控制键逐渐替代了机械按键,因为后者具有使用寿命短、不够卫生等方面的问题, 电容式感应技术由于具有耐用、较易于低成本实现等特点,而逐渐成为触摸控制的首选技术。此外,由于具有可扩展性,该技术还可以提供其它技术所不能实现的用户功能。在显示屏上以软按键方式提供用户界面,这通常被称为触摸屏。触摸输入滚动/指示功能器件,例如iPod音乐播放器上的点击式转盘,这类器件在消费市场已经获得广泛的认可,正在逐渐出现在更多的消费设备市场。有两种基本类型的滚动器件:第一种是绝对报告类型,提供直接位置输出报告;另外一种是相对类型,这类器件提供用来增加或减少某个值的直接报告。

  电容式触摸按键主要是为了克服电阻屏的耐用性所提出的,电容式触摸按键的结构与电阻式的相似,但是其采用电容量为判断标准。简单来说,就是一个IC控制的电路,该电路包括一个能放置在任何介质面板后的简单阻性环形电极组件,因此,按键的操作界面可以是一整块普通绝缘体(如有机玻璃一般材料都可),不需要在界面上挖孔,按键在介质下面,人手接近界面和下面的电极片形成电容,靠侦测电容量的变化来感应。温度,静电,水,灰尘等外界因素一般不会影响,界面没有太多要求,可以加上背光,音效等,靠人手感应,整个界面没有按键的存在,便于清洁,让产品在外观上更加高档美观,由于按键没有接点,使用寿命也是非常的长久,一般来说是半永久性。

  相较于机械式按键和电阻式触摸按键,电容式触摸按键不仅耐用,造价低廉,机构简单易于安装,防水防污,而且还能提供如滚轮、滑动条的功能。但是电容式触摸按键也存在很多的问题,因为没有机械构造,所有的检测都是电量的微小变化,所以对各种干扰敏感得多。ST针对家电应用特别是电磁炉应用,推出了一个基于STM8系列8位通用微控制器平台的电容式触摸感应方案,无需增加专用触摸芯片,仅用简单的外围电路即可实现电容式触摸感应功能,方便客户二次开发。

  2 方案介绍

  ST的电容式触摸按键方案通过一个电阻和感应电极的电容CX构成的阻容网络的充电/放电时间来检测人体触摸所带来的电容变化。如图1所示,当人手按下时相当于感应电极上并联了一个电容CT,增加了感应电极上的电容,感应电极进行充放电的时间会增加,从而检测到按键的状态。而感应电极可以直接在PCB板上绘制成按键、滚轮或滑动条的应用样式,也可以做成弹簧件插在PCB板上,即使隔着绝缘层(玻璃、树脂)也不会对其检测性能有所影响。

基于MCU的电容感应式触摸按键方案

  电磁炉是采用磁场感应电流的加热原理对食物进行加热。加热时,通过面板下方的线圈产生强磁场,磁力线穿过导磁体做的锅的底部时,锅具切割交变磁力线而在锅具底部产生涡流使锅底迅速发热,达到加热食物的目的。在本解决方案中采用44pin的STM8S105S4做按键显示板的主控芯片,控制13个按键的扫描、24个LED及一个4位数码管的显示、I2C与主板的通讯,并留有一个SWIM接口方便工程师调试之用(如图2)。

  STM8S105S4采用的是ST高级STM8内核,具备3级流水线的哈佛结构,3.0~5.5V工作电压,内部16MHz RC可提供MCU 16MHz工作频率,提供低功耗模式和外设时钟关闭功能,共有34个I/O可用。STM8S105S4 具有2KB的RAM和16KB的FLASH,还有可达30万次擦写次数的1KB EEPROM数据存储器。

基于MCU的电容感应式触摸按键方案

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电磁干扰? STM8S105S4? MCU? 电容触摸屏?

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