基于電容式觸摸按鍵技術(shù)的七彩燈設(shè)計(jì)

1．2．3 觸摸按鍵模塊
本設(shè)計(jì)采用6個觸摸按鍵，集成于一塊觸摸滑條上。其中1個按鍵作為多功能點(diǎn)動按鍵，短按時(shí)開關(guān)機(jī)，長按時(shí)則顏色循環(huán)漸變。其余5個按鍵同時(shí)支持點(diǎn)動與滑動用于改變燈光顏色。主控通過檢測觸摸按鍵信息完成開關(guān)機(jī)、顏色循環(huán)、顏色改變的功能。當(dāng)主控檢測到改變顏色的功能按鍵被觸發(fā)時(shí)，會調(diào)整RBG三色燈各自占空比從而配比輸出相對應(yīng)的顏色。為了使按鍵檢測更加精準(zhǔn)，需要在每個觸摸通道與主控之間串上2k電阻以減小干擾，同時(shí)應(yīng)盡量保持每個觸摸通道與主控距離相等。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件使用C語言編寫，采用前后臺方式構(gòu)建和運(yùn)行。主函數(shù)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)前臺中電流源自適應(yīng)調(diào)節(jié)、按鍵循環(huán)掃描、判斷觸摸通道、執(zhí)行通道功能的大循環(huán)，流程圖如圖3所示。

系統(tǒng)初始化包括了Timer 0初始化、I／O口初始化以及觸摸通道初始化等。Timer 0初始化中，將其設(shè)定為16位定時(shí)器，并給定時(shí)器0賦以初值。I／O口初始化中設(shè)定3個通道為GPIO口用于模擬輸出PWM功能，另有6個通道作為觸摸按鍵使用。觸摸通道初始化中執(zhí)行電流源的初始化以及觸摸基線初始化。電流源初始化后，通過電流源自適應(yīng)的調(diào)節(jié)，可將由環(huán)境或噪聲等因素對觸摸通道掃描造成的干擾進(jìn)行一定程度的抵消和降低，提高了觸摸掃描的精度和穩(wěn)定性。觸摸基線初始化中提供了基線的參考值與誤差范圍，用于計(jì)算并判斷被觸摸的通道。主循環(huán)中將看門狗定時(shí)器設(shè)定為2．3s定時(shí)，需進(jìn)行喂狗以防程序跑飛或死循環(huán)等錯誤，若未及時(shí)喂狗，則系統(tǒng)自動復(fù)位。
另有函數(shù)用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)后臺中斷服務(wù)功能，包含定時(shí)器0中斷和按鍵中斷。定時(shí)器0中斷通過調(diào)用其服務(wù)子程序調(diào)整RGB三色燈各自占空比，控制高低電平時(shí)長，配比出相應(yīng)的顏色；按鍵中斷通過調(diào)用其服務(wù)子程序進(jìn)行按鍵的循環(huán)掃描，在掃描過程中，通過程序計(jì)算手指觸摸值與基線的差值來判斷被觸摸的通道，從而根據(jù)被觸摸的不同通道執(zhí)行其相應(yīng)的功能。
在6個觸摸按鍵中，1個按鍵作為多功能點(diǎn)動按鍵，通過計(jì)數(shù)方式判斷長短按。判斷為短按時(shí)，程序?qū)witch變量取反，進(jìn)行開關(guān)機(jī)；判斷為長按時(shí)，程序執(zhí)行Color變量的累加，進(jìn)行顏色循環(huán)。其余5個觸摸按鍵將其對應(yīng)的整體觸摸通道分配為七份，通過點(diǎn)動或滑動分別實(shí)現(xiàn)按順序排列的彩虹七色。所有功能均需要在開機(jī)情況下執(zhí)行，在顏色循環(huán)功能執(zhí)行過程中，只需觸摸任意通道便可退出循環(huán)。為了使燈光變化效果更好，程序采用計(jì)數(shù)方式執(zhí)行占空比的改變，從而可實(shí)現(xiàn)顏色的漸變效果。

3 結(jié)語
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電容式觸摸按鍵技術(shù)已經(jīng)在眾多領(lǐng)域中得到了應(yīng)用并體現(xiàn)出了其獨(dú)特的優(yōu)勢，正在逐步替代傳統(tǒng)的機(jī)械式按鍵。本文將該技術(shù)與實(shí)際設(shè)計(jì)相結(jié)合，利用電容式觸摸按鍵完成了七彩燈的多種功能。在實(shí)際應(yīng)用中，觸摸按鍵的精確性決定著它是否能夠準(zhǔn)確地執(zhí)行與其相對應(yīng)的功能，因此該指標(biāo)非常重要。本系統(tǒng)通過電流源自適應(yīng)以及設(shè)定基線誤差范圍等方法確保了按鍵的穩(wěn)定與準(zhǔn)確。同時(shí)，不同的觸摸面板材質(zhì)與厚度會對觸摸靈敏度造成影響。若觸摸靈敏度控制不當(dāng)，當(dāng)靈敏度過低時(shí)，會造成操作不便甚至操作無效；相反，若靈敏度過高，會造成很多誤操作導(dǎo)致系統(tǒng)不受控，所以觸摸按鍵的靈敏度也需要控制。經(jīng)試用表明，系統(tǒng)可長時(shí)間工作、燈光效果優(yōu)美、顏色漸變效果明顯。同時(shí)，觸摸按鍵精度準(zhǔn)確、穩(wěn)定性強(qiáng)、靈敏度高，且具有抗環(huán)境因素和噪聲干擾的能力。