基于電容感應(yīng)技術(shù)的汽車中控臺面板設(shè)計

　　本文介紹了將Cypress公司的PSoC(可編程片上系統(tǒng))CY8C 21534系列芯片運用于汽車中控臺面板的開發(fā)過程。面板的工作原理以及其創(chuàng)新性外型設(shè)計，重點介紹了電容感應(yīng)技術(shù)的原理及其在面板控制方面應(yīng)用的優(yōu)勢，另外分析了此款中控臺面板的市場前景和商業(yè)價值。

背景簡介

　　汽車電子技術(shù)發(fā)展到今天，車上電子器件越來越多，通過車載電腦控制和協(xié)調(diào)這些電器件已經(jīng)成為一種必要。然而，車輛越高檔，電子設(shè)備就會越多，車載電腦的操作系統(tǒng)也就會越復(fù)雜。如果每一功能都與按鍵相對應(yīng)，可以想象汽車中控臺將會是多么令人眼花繚亂。在這種情況下，如何令操作界面既簡單又實用就成為一個不得不考慮的問題。參考iPod 的操作界面，我們開發(fā)了一款基于電容感應(yīng)技術(shù)的汽車中控臺面板，使按鍵大為減少，外形簡潔美觀，操作具有趣味性。

　　本汽車中控臺面板具有如下功能：

　　1.記錄駕駛數(shù)據(jù)：在主頁上的駕駛數(shù)據(jù)包括駕駛時間，里程，燃油使用量，平均燃油使用量，平均速度。這些數(shù)據(jù)每駕駛一次記錄一次，用戶也可以翻看以前的記錄。

　　2.時間和日期的顯示：這部分功能集成在屏幕的右邊。在任何界面下都顯示。

　　3.溫度顯示：同時顯示室內(nèi)外溫度。

　　4.多媒體播放器：本系統(tǒng)界面上支持MP3播放，CD播放和收音機模式。這部分功能大量運用了Cypress電容感應(yīng)技術(shù)，使娛樂更具趣味性。

　　5.空調(diào)控制：這部分包括普通控制功能，如溫度控制、風(fēng)力控制等。

系統(tǒng)總體設(shè)計

　　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與界面設(shè)計

　　本系統(tǒng)采用Cypress公司提供的21534系列芯片，其特色是集成了電容感應(yīng)模塊CSR，在使用中可以直接配置，為與電容感應(yīng)有關(guān)的設(shè)計提供了很大的便利。此芯片擁有四個數(shù)字模塊位置和四個模擬模塊位置，雖然有限，但此款芯片的主要設(shè)計目的是為了電容感應(yīng)的控制，所以在此芯片上配置一個電容感應(yīng)模塊(占用三個數(shù)字模塊位置和一個模擬模塊位置)和實現(xiàn)某些控制所必需的計數(shù)器模塊(占用一個數(shù)字模塊位置)是剛好合適的。(如果有必要，還可以采用動態(tài)重分配技術(shù)加入其他模塊)。

　　系統(tǒng)框圖如圖1所示。　　

圖1 系統(tǒng)框圖

　　顯示設(shè)備采用了四灰度黑白液晶顯示屏，其分辨率為240×128像素，在不設(shè)置字符層的情況下最多可以分為四層顯示。在本設(shè)計中采用兩層顯示，其中第一層為字符層，可以顯示ROM中自帶的176個字母、數(shù)字、符號等，第二層為圖畫層，可以對顯示屏上任意一點進行控制，以顯示所期望的圖形。第二層與第一層之間設(shè)置為與非關(guān)系，以實現(xiàn)在選擇菜單時可以出現(xiàn)反色顯示的效果，這也是目前廣泛應(yīng)用在電腦、手機等液晶屏菜單選擇時的方式。屏幕的背光采用了定時控制方式，即每次按下按鍵15秒以后背光燈亮，15秒過后信息仍顯示但背光燈熄滅，可以既不影響使用又擁有較低的功耗。

　　顯示信息包括基本信息和功能信息，分別位于屏幕上用豎線分割而成的兩部分?；拘畔〞r間、日期、室內(nèi)外溫度等時刻需要顯示但不需要經(jīng)常變換位置且不需要按鍵來控制的信息，在屏幕右側(cè)占用固定的位置，在視覺上具有一定的穩(wěn)定性。而功能信息包括FM、CD、空調(diào)等等設(shè)備工作時的信息顯示界面，位于屏幕左側(cè)。

　　受外形設(shè)計限制，按鍵的數(shù)量非常有限，所以同一按鍵必須在不同界面下配置不同的控制功能，才能對系統(tǒng)進行有效的控制。在程序中，每次按鍵都會對按鍵變量進行賦值，而顯示器如何顯示不僅取決于變量按鍵，還要對當前顯示界面進行判斷，以實現(xiàn)按下按鍵以后正確的操作。另外，中央按鍵還增加了長按鍵功能，即按住中央按鍵1秒鐘以上將會實現(xiàn)不同于單次按下的功能，以擴展了按鍵的功能，相當于增加了按鍵的數(shù)量。

電容感應(yīng)原理與應(yīng)用

　　電容感應(yīng)模塊CSR(Capacitive Sensor Relaxation Oscillator)由電容傳感器陣列、模擬多路器、電容感應(yīng)弛豫振蕩器和記數(shù)器組成。該結(jié)構(gòu)示意圖如圖 2所示。　　

圖2 電容感應(yīng)模塊原理圖