硬件概述

　　用于捕捉傳感器數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)值(讀數(shù))的硬件可采用許多方式開發(fā)。在電容觸摸傳感設(shè)計(jì)中，用硬件區(qū)分不同單片機(jī)供應(yīng)商針對(duì)此應(yīng)用推出的產(chǎn)品。根據(jù)公式2，可以測(cè)量和電流與電壓關(guān)系有關(guān)的3個(gè)基本量：

　　1. 充電至固定電壓需要的時(shí)間變化量(Δt，固定V);

　　2. 固定充電時(shí)間內(nèi)的電壓變化量(ΔV，固定t);

　　3. 固定時(shí)間周期中的頻率變化量(Δf，固定T) 。

　　頻率測(cè)量方案基于充電速率公式(重復(fù)許多次)，但它對(duì)應(yīng)于較長(zhǎng)的周期T，而不是單個(gè)充電周期t。所以，充電至固定電壓需要的時(shí)間變化量(Δt，固定V)和固定充電時(shí)間內(nèi)的電壓變化量(ΔV，固定t)，定義了檢測(cè)電容變化的基本方法。根據(jù)需要，可以基于這些基本方法來構(gòu)造新的測(cè)量方案。

　　對(duì)于測(cè)量充電至固定電壓需要的時(shí)間變化量這種方法，手指產(chǎn)生的附加電容會(huì)增加充電時(shí)間(C上升)，所以時(shí)間讀數(shù)會(huì)相應(yīng)地上升。對(duì)于測(cè)量固定充電時(shí)間內(nèi)的電平變化量這種方法，附加電容會(huì)降低相同時(shí)間量?jī)?nèi)所能達(dá)到的電壓，所以電壓讀數(shù)會(huì)下降。最后，對(duì)于測(cè)量固定時(shí)間周期中的頻率這種方法，頻率會(huì)隨振蕩器RC常數(shù)的上升而下降。因此，頻率讀數(shù)會(huì)下降。

　　本文以頻率測(cè)量方案為例進(jìn)行說明，但每個(gè)系統(tǒng)都會(huì)應(yīng)用后處理方案。使用一種方案時(shí)，電容讀數(shù)可能會(huì)上升，而使用另一種方案時(shí)，電容讀數(shù)可能會(huì)下降，但這可以在軟件中調(diào)整。選擇了硬件方案之后，讀數(shù)將根據(jù)請(qǐng)求輸入單片機(jī)，或按照軟件配置指定的其他時(shí)間間隔輸入單片機(jī)。

　　單片機(jī)軟件與后處理

　　單片機(jī)中的軟件負(fù)責(zé)處理電容觸摸傳感應(yīng)用中的許多工作，前提是硬件和傳感器均正常工作。傳感器和整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量越好，軟件的實(shí)現(xiàn)就越簡(jiǎn)單。開發(fā)軟件之前，需要記住每個(gè)傳感器都具有一定的固有寄生電容：Cp(或公式3中的C1)。因此，每個(gè)傳感器都可以檢測(cè)到某個(gè)標(biāo)稱值。通過觀察傳感器的輸出，可以直觀方便地確定它，但必須先在軟件中設(shè)定該標(biāo)稱值，然后才能以此為基準(zhǔn)計(jì)算相對(duì)于它的偏差。實(shí)現(xiàn)它的最好方式是創(chuàng)建一個(gè)滑動(dòng)平均值——即，16點(diǎn)平均值。通過存儲(chǔ)先前16個(gè)值來計(jì)算平均值的效率很低，所以改為使用一種看起來較復(fù)雜，但計(jì)算較簡(jiǎn)單、可節(jié)省存儲(chǔ)空間的求均值方法。

　　與具有極強(qiáng)計(jì)算能力的較大的計(jì)算機(jī)處理器相比，單片機(jī)通常在這方面受到限制。與實(shí)際執(zhí)行除法相比，使用移位、加法和減法可以降低性能損失。此外，這個(gè)求均值程序并不僅限用于電容觸摸傳感——它對(duì)于8位單片機(jī)的很多應(yīng)用都非常有用。