基于充放電原理的電容式觸摸按鍵設(shè)計
與傳統(tǒng)的機械式按鍵相比,電容式觸摸感應(yīng)按鍵美觀、耐用、壽命長。電容式觸摸感應(yīng)按鍵實際只是PCB上的一小塊“覆銅焊盤”,與四周“地信號”構(gòu)成一個感應(yīng)電容,觸摸該按鍵會影響該電容值?,F(xiàn)在檢測電容值的方法有很多種,如電流與電壓相位差檢測、由電容構(gòu)成的振蕩器頻率檢測、電容橋電荷轉(zhuǎn)換檢測。而這里則是利用感應(yīng)電容與電阻構(gòu)成的RC回路,檢測充放電時間的變化量,不需要專用檢測電路,
成本低廉。
1 檢測原理
電容式觸摸按鍵電路的原理構(gòu)成如圖1所示,按鍵即是一個焊盤,與地構(gòu)成一個感應(yīng)電容,在周圍環(huán)境不變的情況下電容值固定為微小值,具有固定的充放電時間,而當有一個導(dǎo)體向電極靠近時,會形成耦合電容,這樣就會改變固有的充放電時間,而手指就是這樣的導(dǎo)體。通過測量充放電時間的改變即可檢測是否有按鍵被按下。充放電時間的計算公式如下:
式中,t,R,C分別為充放電時間,電阻值,電容值;V1為充放電終止電壓值;V2為充放電起始電壓值;Vt為充放電t時刻電容上的電壓值。
首先,開關(guān)在斷開的狀態(tài)下該按鍵被下拉電阻拉低,電勢為0 V,這時開關(guān)閉合開始對按鍵充電,等充滿電穩(wěn)定后再斷開開關(guān),這時按鍵開始放電,并用定時器記錄這段放電時間為t1,反復(fù)該過程。當有手指觸碰按鍵時,放電時間會改變?yōu)閠2,如圖2所示,由此即可判斷出手指是否觸摸到該按鍵。
2 檢測電路設(shè)計
該檢測電路由MSP430F1121A作為主控制器,由JTAG接口在線仿真調(diào)試,鍵盤分為單個觸摸按鍵檢測和矩陣觸摸按鍵檢測兩部分,如圖3所示。其占用的單片機資源包括帶有中斷功能的GPIO口和定時計數(shù)器。
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