電容式觸摸傳感器觸摸屏的實(shí)現(xiàn)原理

比較器的輸出被送進(jìn)脈沖寬度調(diào)制器(PWM)的時(shí)鐘輸入電路，該P(yáng)WM負(fù)責(zé)對(duì)一個(gè)時(shí)鐘頻率為24MHz的16位計(jì)數(shù)器進(jìn)行門控。傳感器上面的手指使電容增大，從而導(dǎo)致計(jì)數(shù)值增加。就是基于這一原理來檢測(cè)到手指的存在。該系統(tǒng)的典型波形示于圖3中。

圖3：電容式傳感弛張振蕩器電路的波形。(online)

該設(shè)備的實(shí)現(xiàn)原理圖如圖4所示。

圖4：電容式傳感電路原理圖。(online)

為了實(shí)現(xiàn)電容式傳感和串行通信，該電路采用了賽普拉斯的CY8C21x34系列中的PSoC IC芯片。該芯片包含一組模擬和數(shù)字功能塊，這些功能塊可由存儲(chǔ)于板上閃存中的固件來配置。另一顆芯片負(fù)責(zé)處理RS232的電平移位，以便建立到主機(jī)的通信鏈接，并實(shí)現(xiàn)波特率為115,200的電容式傳感數(shù)據(jù)記錄。四個(gè)電容傳感按鍵的引腳分配在圖5的表中給出。PSoC是通過一個(gè)包含電源、地以及編程引腳SCL和SDA的ISSP接頭來實(shí)現(xiàn)編程的。而通過一個(gè)DB9連接器將電腦與電容式傳感電路板相連。

PSoC利用程序固件來配置，還采用一個(gè)5V工作電源和一個(gè)內(nèi)部生成的24MHz系統(tǒng)時(shí)鐘。對(duì)該24MHz時(shí)鐘進(jìn)行1:26分頻，產(chǎn)生一個(gè)為實(shí)現(xiàn)115,200波特率的TX8模塊時(shí)鐘。電容傳感用戶模塊選擇以“周期法”(Period Method)來運(yùn)行，在該工作模式中，計(jì)數(shù)在固定數(shù)量的弛張振蕩器周期中累加。換言之，16位計(jì)數(shù)器值代表了一個(gè)與傳感器電容成正比的周期。

代碼段1(詳見本刊網(wǎng)站)羅列了系統(tǒng)固件的功能。與設(shè)立電容式傳感系統(tǒng)相關(guān)的大部分工作都已被編為一組由C程序來調(diào)用的標(biāo)準(zhǔn)CSR例行程序。例如：CSR_1_Start()負(fù)責(zé)配置PSoC的內(nèi)部布線，以使電流源DAC與模擬多路復(fù)用器相連，而比較器與經(jīng)過正確初始化的PWM和16位計(jì)數(shù)器相連。

調(diào)整傳感器

每次調(diào)用上列程序中的調(diào)用函數(shù)CSR_1_Start()時(shí)，均對(duì)Button1的電容進(jìn)行測(cè)量。原始計(jì)數(shù)值被存儲(chǔ)于CSR_1_iaSwResult[ ]陣列中。用戶模塊還跟蹤一個(gè)用于原始計(jì)數(shù)的基線。每個(gè)按鍵的基線值均為一個(gè)由軟件中的IIR濾波器進(jìn)行周期性計(jì)算的平均原始計(jì)數(shù)值。IIR濾波器的更新速率是可編程的。基線使得系統(tǒng)能夠適應(yīng)于由于溫度和其它環(huán)境影響而引起的系統(tǒng)中的漂移。

開關(guān)差分陣列CSR_1_iaSwDiff[ ]包含消除了基線偏移的原始計(jì)數(shù)值。利用開關(guān)差值來決定按鍵目前的開/關(guān)狀態(tài)。這可使系統(tǒng)的性能保持恒定，即便在基線有可能隨著時(shí)間的推移而發(fā)生漂移的情況下也是如此。