Cortex-M4核Kinetis平臺的電容式觸摸鍵盤設計
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2 系統(tǒng)硬件設計
由于采用了帶有專用電容觸控功能即TSI模塊的MCU，因此簡化了硬件電路的設計。一方面減少了開發(fā)成本，另一方面也降低了硬件電路的復雜性，增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和魯棒性。本系統(tǒng)采用飛思卡爾最新推出的基于Cortex-M4核的Kinetis系列MCU，具體型號為MK60DX256VLQ 100，支持DSP擴展指令集，內部資源豐富，除了具有TSI模塊外還具有一個USB OTG模塊、一個SDHC模塊和一個以太網模塊等資源，便于本鍵盤系統(tǒng)以后的擴展應用，其中TSI模塊主要特點為：
◆支持1 6個電容式觸摸感應通道，并且每個通道都配有獨立的計數結果寄存器；
◆擁有可配置的上下閾值寄存器，自動檢測并比較外部電極的電容值變化；
◆支持不同工作模式下配置掃描周期；
◆支持在MCU低功耗休眠模式下的電容觸摸喚醒功能；
◆支持溫度和工作電壓自動補償；
◆擁有可編程外部電極和內部電容振蕩器。
2．1 電容觸控接口設計
外接電極與MCU的基本連接方式如圖3所示，內置TSI模塊接口極大地簡化了硬件設計，只需簡單地把外部電極通過一個限流電阻串聯到相應的TSI模塊通道上即可。限流電阻主要是為了防止電極與MCU之間的充放電電流過大而損害MC，限流電阻的大小根據實際情況而定。根據實際需要和布線方便，這里選擇了4個電極分別連接到MCU TSI模塊的0通道、6通道、7通道和8通道。本文引用地址：http://cafeforensic.com/article/176416.htm
2．2 觸摸鍵盤PCB布局設計
本系統(tǒng)設計的電容式觸摸鍵盤PCB布局如圖4所示，利用帶有絕緣漆的覆銅板作為電極板，并采用4塊三角形狀覆銅拼接組合成方形觸摸鍵盤，同時該4塊三角覆銅分別引出相應的接口至TSI模塊的4個通道。該設計充分利用了電容式觸摸感應技術的特點，沒計靈活，儀采用4個TSI模塊通道實現了9個觸摸按鍵的功能，即每一個按鍵都是由不同的電極板組合構成，實現9種按鍵識別功能，節(jié)省了空間，降低了設計復雜程度，具體組合分配如表1所列。
由該分配表可知4個通道實現了9種不同的組合，通過軟件算法上相應的處理就可以得到9種按鍵響應。另外需要注意的是，在實際PCB設計時，4塊電檄板到TSI模塊相應引腳的走線要盡量短，以減少不必要的電容效應，同時也降低環(huán)境噪聲的影響。
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