基于cortex-M0高灵敏度电容式触控按键解决方案

发布时间:2013-12-1 阅读量:1324 来源: 发布人:

【导读】在电子类的各个行业中,触控按键作为一种接口技术被广泛应用。相比于传统机械式和电阻式的按键,电容式触控按键在性能上有显著的优势。伴随着智能化时代的到来,电容式的触控按键将逐渐取代传统触控技术,让产品提供更为便捷和舒适的体验。

方案简介

基于LPC1100系列Cortex-M0微控制器的电容式触摸感应按键方案,采用LPC1100的GPIO口和两个内部定时器,即可实现多达24个独立按键或滑条式电容触摸按键的应用。本方案采用外围RC电路加软件检测技术,集成FIR滤波算法,拥有良好的抗干扰性能,可通过EFT(脉冲群抗干扰度测试)4KV的指标,非常适合由交流电驱动的电子设备。

1
全电容式触控按键键盘
 
原理概述

电容式触控屏利用人体的电流感应进行工作。电容式触控屏是一块四层复合玻璃屏,玻璃屏的内表面和夹层各涂有一层ITO(镀膜导电玻璃),最外层是一薄层矽土玻璃保护层,ITO涂层作为工作面,四个角上引出四个电极,内层ITO为屏蔽层以保证良好的工作环境。当手指触摸在金属层上时,人体电场、用户和触控屏表面形成一个耦合电容,对于高频电流来说,电容是直接导体,于是手指从接触点吸走一个很小的电流。这个电流分别从触控屏四角上的电极中流出,并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比,控制器通过对这四个电流比例的精确计算,得出触摸点的位置信息。与电阻式触控屏和电磁式感应板相比,电容式触控屏表现出了更加良好的性能。由于轻触就能感应, 使用方便。而且手指与触控屏的接触几乎没有磨损,性能稳定,经机械测试使用寿命长达30年。另外,整个产品主要由一块只有一个高集成度芯片的PCB组成,元件少,产品一致性好、成品率高。
 
2
电容式触控按键原理
 
基于LPC1100系列Cortex-M0微控制器电容式触摸感应按键原理如下图 所示,利用LPC1100的GPIO中断功能加上内部定时器,可很方便的测量外部电容量变化。
 

 
3
基于LPC1100触控按键原理 (图示为两个独立按键,可利用LPC1100GPIO连接24个按键)

处理流程如下:

step1
初始化KEY n为GPIO口,必须关闭内部上拉功能,配置为既不上拉也不下拉的模式;

step 2
使能并配置KEY n的高电平中断;

step 3
将KEY n设置为输出,并输出低电平,此时电容放电;

step 4
开启定时器,将KEY n配置为输入,并开启高电平中断,此时电容开始充电,在KEY n的中断服务函数中读取定时器的时间;

step 5
根据这个充电时间的变化量就可以判断出是否有按键按下。

RC电路充放电在有无人体触摸时的充放电波形图如下图所示。当使用GPIO配置为输入时电容Cx充电,如果没有人体触摸的时候电容的充放电曲线如图3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。利用这个时间的变化,再加GPIO中断的检测功能,就可以判断是否有按键按下。
 
4
有无人体触摸式RC充放电示意图
 
 
方案优势

支持按键、滑块和滚轮触摸界面;
硬件资源占用少,占用2个定时器和GPIO口;
外围器件少,每个通道只需两个电阻和一个电容,制造成本低;
MCU上电自动校准,制造过程简单;
灵敏度可调节,具有很高的调节性。

 
5
 
应用场合

电容触摸感应式按键具有不怕磨损、不受温湿度影响、防水保护和成本低廉等优点。因此已经被广泛的应用于手机、车载电子、医疗电子、VCD、DVD、电磁炉、油烟机、热水器、洗衣机、微波炉、咖啡机、电冰箱、MP3、MP4、DPF数码相框和CAR DVD等。
 
6


 
实物案例
 
7
 
 相关资料下载:

NXP LPC1788数据手册
相关资讯
体积缩小58%!Vishay发布185℃耐受汽车级TVS解决方案​

汽车电子系统日益复杂,尤其在48V架构、ADAS与电控系统普及的当下,对瞬态电压抑制器(TVS)的功率密度、高温耐受性及小型化提出了严苛挑战。传统大功率TVS往往体积庞大,难以适应紧凑的ECU布局。威世科技(Vishay)日前推出的T15BxxA/T15BxxCA系列PAR® TVS,以创新封装与卓越性能直面行业痛点,为下一代汽车设计注入强大保护能力。

SK海力士突破6层EUV光刻技术,1c DRAM制程引领高性能内存新时代

韩国半导体巨头SK海力士近日在DRAM制造领域实现重大技术飞跃。据ZDNet Korea报道,该公司首次在其1c制程节点中成功应用6层EUV(极紫外)光刻技术,显著提升了DDR5与HBM(高带宽内存)产品的性能、密度及良率,进一步巩固其在先进内存市场的领导地位。

日月光投控7月营收超515亿新台币 AI芯片封测需求引领增长

半导体封测巨头日月光投控最新财报显示,2024年7月公司实现营收515.42亿元新台币,较6月份环比增长4.1%,与上年同期相比则微降0.1%。若以更能反映国际业务实质的美元计价,7月营收高达17.69亿美元,呈现更强劲的增长势头——环比上升6.5%,同比显著增长11.2%。这一差异突显了新台币汇率波动对账面营收换算带来的影响。

停产风波:宁德时代建霞锂矿暂停运营,全球锂市场再起波澜

据彭博社8月11日援引知情人士消息,全球动力电池龙头宁德时代(CATL)已正式暂停其位于江西省宜春市的建霞锂矿生产作业,此次停产预计将持续至少三个月。这一重大变动迅速引发锂产业链高度关注。

巨头财报亮眼:联发科高通逆势增,车用云端成新战场

近日,全球移动芯片两大巨头——中国台湾地区的联发科(MediaTek)与美国的高通(Qualcomm)先后发布了最新一季的财务报告,为洞察消费电子市场动态和半导体产业发展方向提供了重要窗口。两份财报清晰地展现了在智能手机市场增长放缓的背景下,两大巨头正积极寻求多元化突破,竞相布局未来增长引擎。