电容式接触测验MCU灵活性

电容接触技能被运用在广泛的电子产品从智能手机，冰箱和轿车。在许多运用中，电容式接触传感器供给输入到一个专用的操控器芯片。微操控器直接参与当操控器集成为一个外围设备的MCU模具。

不论在MCU是否具有传感器/操控器电路集成在芯片上，或许假如接触传感器信息是在一个专用设备，MCU有必要处理，以到达令人满意的用户体会的若干由电容接触输入创立的问题。这些包含推迟（用于用户及时呼应），准确性及能源耗费。能耗是特别重要的电池供电设备。

MCU供给商都供给了各式各样的电容式接触处理方案，从专用外设与电容式接触传感器的电池供电运用的超低功耗接口。在回忆的处理方案，可是，电容式接触技能快速检查应该是有协助的。

电容式接触基础知识

一般现在特别规划的问题和电​​容式接触传感器传感器并没有什么不同。多的杂乱性是因为这样的现实，即传感器的电场的散布特性使它们的行为“集总元件”近似不准确和误导。为了处理这些问题，半导体公司现已出书了许多运用笔记，根本上供给规矩 – 假如遵从 – 将导致一个成功的规划。本文将针对根本的考虑;了解一些基础知识是必不可少的得到正确的方向开端的规划。

电容式接触传感器都能够运用简略的空间参数进行大致分类：

零维传感器单点联络的回应。一个简略的按钮是最常见的完成。

一维传感器能够检测手指的移动沿单一，线性轴。滑块和滑轮是最盛行的完成。

二维传感器能够检测手指的运动沿两个轴。接触屏和接触板都是很好的比如。

该技能是杂乱得多，可是，自始自终，在规划最终用户体系中的第一个重要过程是挑选对应于运用程序的传感器类型。

最根本的电容式触控技能，一维和二维传感器依赖于外表电容。所述面板的一侧被涂覆有导电资料，而另一侧是绝缘资料。一个小的电压被施加到导电层以创立弱电场。当导电手指或触笔接触外表，电容器瞬间产生，这改动了电场。

该传感器的操控器能够直接经过丈量从四个角面板的电容的改动核算接触的方位。的电容改动较大，越挨近接触是那个旮旯。外表电容技能具有适当分辨率低且受引起的电容耦合的差错。因为这些原因，它一般用于工业操控和亭。

投射电容式接触

投射电容式接触（PCT）技能更准确，灵敏的比运用外表电容。该导电层被蚀刻在X-Y栅格。有两种类型的PCT传感器技能：自电容和互电容。

在自电容感测，在XY网格的行和列独立操作。方位由一个手指上的每个列或行的容性负载的相对方位来确认。创立一个强信号，但自电容感测不能准确地解析多于一个手指，这或许会导致“鬼影”或放错方位的方位感测。

互电容式传感器具有一个电容器在每行和每列的交叉点。当将电压施加到行或列，乃至使手指或导电触针的传感器的外表邻近改动部分电场，降低了互电容。接触方位能够十分准确地经过丈量电容改动在网格上的每个独自的点来确认。互电容支撑多点触控操作，这意味着，多个手指的方位能够准确地盯梢在同一时刻。

PCT是销售点的需求，记载签名才能的设备一个受欢迎的传感选项。可是，PCT功用能够负面在面板外表导电污迹的影响。尘土附着在面板也能够是一个问题。

MCU供给商规划产品系列正是为了处理传感器的刚刚评论的类型。爱特梅尔，例如，开发的传感器操控器系列的按钮，滑块和滑轮。该产品可作为无论是IP集成在Atmel的AVR或运用该公司的QTouch软件库Atmel根据ARM的MCU内核的一个或作为特定运用的设备。 QTouch软件宗族用于与自电容传感器的规划。其QMatrix感应操控器用于与互电容传感器。爱特梅尔使得可举家评价板。

德州仪器MSP430超值系列G2xx2 / 3 MCU的某些装备是专为电容式接触运用而规划的。这些MCU包含电容式接触感应IO的，使开发人员能够运用，无需外部元件电容接触板直接衔接。关于更杂乱的运用，公司的MSP430F51x2设备，如MSP430F5152IDAR，包含，供给4纳秒的分辨率，它能使高精度接触感测了高功用的计时器。

许多IC公司具有电容式接触产品线。它们包含但不限于爱特梅尔，Cypress半导体公司，飞思卡尔半导体，Microchip的技能，恩智浦半导体，Silicon Labs公司和德州仪器。

规划注意事项

电容式接触运用程序要求规划师要考虑的不仅仅是MCU。功率耗费是重要的，电池供电的规划，并经过多按钮被按下的时刻，并从体系的反响之间（等待时刻）的时刻也是十分重要的。

其他要素也有必要在光运用程序的情况下运用的考虑。这包含环境光线的灵敏度（屏幕眩光），本钱，耐久性和最小/最大尺度。一切这些规范的探究现已超出了本文的规划，可是2014年的剖析由明尼苏达州立大学出书的论文集ASEE（ASSE-NWMSC2014-1C1）包含一个表（图1），应该是规划师的协助。电阻式接触技能也被包含在剖析中，因为它仍然是在广泛运用，尽管一般不作为能够作为电容性接触。这些技能都排的规划为0至5，用5是“最好的”和0是“最差”的体现。 PCT具有最好的收视率，但全体外表电容技能，应考虑对本钱灵敏的运用和产品，更大的屏幕。

图1：三种盛行的触控技能比较功用。 （明尼苏达州立大学供给）

能源耗费

或缺少互动 – – 传感器和MCU之间当衔接一个MCU外部传感器，明显能量能够根本上由所述相互作用糟蹋。挖苦的是，这个问题触及有关，因为现在大多数微操控器具有多种低功耗作业形式从“待机”，以“深度睡觉。”每一步深化到低功耗操作一般伴随着更多的开支唤醒所需的时刻从功率形式。

当与接触传感器输入处理，一个首要方针是完成及时的呼应，可是这或许是不或许的，在较低的睡觉形式。该问题会愈加严峻，假如MCU有醒来常常以完成及时的呼应，它实际上开端耗费更多的功率，这将在一个较高的活动状况。

Silicon Labs的方法来节约能源是它的低能量传感器接口（LESENSE），它的规划以应对传感器输入而MCU仍处于深度睡觉形式。 LESENSE被集成到该公司的EFM32系列32位根据ARM的微操控器。在电池供电的触控运用，小壁虎宗族往往供给了最好的挑选。

LESENSE电路包含模仿比较器，一个DAC，并在32 kHz的频率运转的音序器模块。该引脚衔接到比较和是否DAC的定序的操控被用来供给更准确的比较器的参阅。比较器输出能够被核算和组合，使得CPU醒仅产生一组预订的条件下，接触屏的比如两个抽头内的某个时刻窗口。这一切都是或许的，而MCU保持在深度睡觉形式。

LESENSE独立于MCU的作业，因为它装备与其他外设的作业，特别是公司的外设反射体系（PRS）。这使得规划人员能够创立状况机结构监控外部事情而无需CPU干涉。

在电容性感测，它简直总是丈量电容的改动是不是进行的肯定丈量愈加重要的情况下。规划师一般经过定位之间的检测引脚接地引脚电容为RC振动电路的一部分，监测这些改动。在该结构中，振动频率取决于电容存在于检测引脚。其成果是，接触开关能够简略地经过直接衔接检测引脚到接触板来完成。不需求其他外部元件。

该状况机的操作的简便性示于图2中的图的上，下两部分之间​​的差别是，不同的模仿输入产生在LESENSE状况机不同的成果，而且，反过来，叶中的MCU睡觉形式（上）或唤醒它（下）。

Silicon Labs公司LESENSE和PRS的图画

图2：电容接触传感运用LESENSE和PRS一个简略的接触开关。 （Silicon Labs公司供给）

定论

接触感应输入现已成为一种干流技能在广泛的从简略的按钮，智能手机和平板电脑的运用规划。电容式接触已成为因为其精度，耐用性和其他功用特性的主导技能。在许多运用中，一个MCU接口与容性接触传感器，这往往应战规划者供给及时呼应人机接口和有效地办理能量耗费。有没有一个放之四海而皆准的一切%&&&&&%式接触运用的处理方案，但MCU供给商现已供给了一系列处理方案，一个是一定要合适任何运用程序。