电容触摸按键应该如何正确使用？

豆面 2025-01-05 04:28:27 14

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摘要： 电容触摸按键是一种通过检测电容变化来感应触摸动作的输入设备，其原理基于人体手指与电极之间的电容效应，当手指靠近或接触电极时，会引起电容值的变化，从而触发相应的电路响应，以下是详细的...

电容触摸按键是一种通过检测电容变化来感应触摸动作的输入设备，其原理基于人体手指与电极之间的电容效应，当手指靠近或接触电极时，会引起电容值的变化，从而触发相应的电路响应，以下是详细的使用方法和步骤：

一、电容触摸按键的原理

电容触摸按键的工作原理主要依赖于RC充放电电路，在没有手指触摸时，电路中只有一个杂散电容Cs，其充放电时间固定，当手指触摸到电极时，手指与地会形成一个附加的电容Cx，这个电容与Cs并联，使得总电容值增大，导致充电时间延长，系统通过检测充电时间的长短来判断是否有触摸动作。

二、硬件设计

1、PCB布局：在PCB上设计一个圆形或六角形的铜箔作为按键区域，中间引出一根导线连接到MCU（微控制单元），外围的铜箔与GND相连，以减少噪声干扰。

2、外接元件：在按键感应盘周围铺上接地的覆铜，推荐采用50%70%的网格覆铜，以提高抗干扰能力。

3、走线设计：感应盘到触摸芯片的连线应尽量短和细，避免跨越其他信号线，尤其是强干扰、高频的信号线。

三、程序设计

以下是电容触摸按键的程序设计思路和关键函数：

1. 初始化函数

u8 TPAD_Init(u8 psc) {
    u16 buf[10];
    u16 temp;
    u8 j, i;
    TIM5_CH2_Cap_Init(TPAD_ARR_MAX_VAL, psc  1); // 以1MHz的频率计数
    for (i = 0; i < 10; i++) { // 连续读取10次
        buf[i] = TPAD_Get_Val(); // 得到定时器捕获值
        delay_ms(10); // 等待放电结束
    }
    for (i = 0; i < 9; i++) { // 排序
        for (j = i + 1; j < 10; j++) {
            if (buf[i] > buf[j]) {
                temp = buf[i];
                buf[i] = buf[j];
                buf[j] = temp;
            }
        }
    }
    temp = 0;
    for (i = 2; i < 8; i++) temp += buf[i]; // 取中间的6个数据进行平均
    tpad_default_val = temp / 6;
    printf("tpad_default_val:%d\r
", tpad_default_val);
    if (tpad_default_val > TPAD_ARR_MAX_VAL / 2) return 1; // 初始化遇到超过最大值的一半，不正常!
    return 0;
}

2. 获取一次捕获值函数

u16 TPAD_Get_Val() {
    TPAD_Reset(); // 计数器归零
    while (TIM_GetFlagStatus(TIM5, TIM_IT_CC2) == RESET) { // 等待捕获上升沿
        if (TIM_GetCounter(TIM5) > TPAD_ARR_MAX_VAL  500) return TIM_GetCounter(TIM5); // 超时了直接返回计数器的值
    };
    return TIM_GetCapture2(TIM5); // 返回捕获值
}

3. 获取多次充电中的最大值函数

u16 TPAD_Get_MaxVal(u8 n) {
    u16 temp = 0;
    u16 res = 0;
    while (n) {
        temp = TPAD_Get_Val(); // 得到一次值
        if (temp > res) res = temp;
    };
    return res;
}

4. 扫描触摸按键函数

u8 TPAD_Scan(u8 mode) {
    static u8 keyen = 0; // 0表示可以开始检测；非0表示还不能开始检测
    u8 res = 0;
    u8 sample = 3; // 默认采样次数为3次
    u16 rval;
    if (mode) { // 如果支持连续触发模式
        sample = 6; // 设置采样次数为6次
        keyen = 0; // 支持连按
    }
    rval = TPAD_Get_MaxVal(sample); // 返回sample次读数中的最大值
    if (rval > (tpad_default_val + TPAD_GATE_VAL)) { // 如果充电时长大于默认值加门限值，认为有触摸
        if (keyen == 0) res = 1; // keyen==0支持连按，直接返回按键有效的变量res
        printf("r:%d\r
", rval);
        keyen = 3; // 未松手（按键一直被按下）：keyen的值会在keyen初始值和keyen1之间循环
    }
    if (keyen) keyen; // 松手之后: keyen递减，直到再次为0才能重新检测按键有效
    return res; // 返回按键状态
}