单片机模拟电容触摸按键.doc

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1、单片机模拟电容触摸按键图2TPAD与STM32连接原理图图1、电容触摸按键原理这里我们使用的是检测电容充放电时间的方法来判断是否有触摸，图中R是外接的电容充电电阻，Cs是没有触摸按下时TPAD与PCB之间的杂散电容。而Cx则是有手指按下的时候，手指与TPAD之间形成的电容。图中的开关是电容放电开关（由实际使用时，由STM32的IO代替）。先用开关将Cs（或Cs+Cx）上的电放尽，然后断开开关，让R给Cs（或Cs+Cx）充电，当没有手指触摸的时候，Cs的充电曲线如图中的A曲线。而当有手指触摸的时候，手指和

2、TPAD之间引入了新的电容Cx，此时Cs+Cx的充电曲线如图中的B曲线。从上图可以看出，A、B两种情况下，Vc达到Vth的时间分别为Tcs和Tcs+Tcx。其中，除了Cs和Cx我们需要计算，其他都是已知的，根据电容充放电公式：Vc=V0*(1-e^(-t/RC))其中Vc为电容电压，V0为充电电压，R为充电电阻，C为电容容值，e为自然底数，t为充电时间。根据这个公式，我们就可以计算出Cs和Cx。利用这个公式，我们还可以把战舰开发板作为一个简单的电容计，直接可以测电容容量了，有兴趣的朋友可以捣鼓下。在本章

3、中，其实我们只要能够区分Tcs和Tcs+Tcx，就已经可以实现触摸检测了，当充电时间在Tcs附近，就可以认为没有触摸，而当充电时间大于Tcs+Tx时，就认为有触摸按下（Tx为检测阀值）。本章，我们使用PA1(TIM5_CH2)来检测TPAD是否有触摸，在每次检测之前，我们先配置PA1为推挽输出，将电容Cs（或Cs+Cx）放电，然后配置PA1为浮空输入，利用外部上拉电阻给电容Cs(Cs+Cx)充电，同时开启TIM5_CH2的输入捕获，检测上升沿，当检测到上升沿的时候，就认为电容充电完成了，完成一次捕获检测

4、。在MCU每次复位重启的时候，我们执行一次捕获检测（可以认为没触摸），记录此时的值，记为tpad_default_val，作为判断的依据。在后续的捕获检测，我们就通过与tpad_default_val的对比，来判断是不是有触摸发生。关于输入捕获的配置，在上一章我们已经有详细介绍了，这里我们就不再介绍。至此，电容触摸按键的原理介绍完毕。2硬件设计本实验用到的硬件资源有：1）指示灯DS0和DS12）定时器TIM53）触摸按键TPAD前面两个之前均有介绍，我们需要通过TIM5_CH2（PA1）采集TPAD的信

5、号，所以本实验需要用跳线帽短接多功能端口（P14）的TPAD和ADC，以实现TPAD连接到PA1。如图16.2.1所示：3软件设计软件设计我们在之前的工程上面增加，首先在HARDWARE文件夹下新建TPAD的文件夹。然后打开USER文件夹下的工程，新建一个tpad.c的文件和tpad.h的头文件，保存在TAPD文件夹下，并将TPAD文件夹加入头文件包含路径。我们在tpad.c里输入如下代码：#defineTPAD_ARR_MAX_VAL0XFFFF//最大的ARR值vu16tpad_default_va

6、l=0;//空载的时候(没有手按下),计数器需要的时间//初始化触摸按键//获得空载的时候触摸按键的取值.//systick:系统时钟频率//返回值:0,初始化成功;1,初始化失败u8TPAD_Init(u8systick){u16buf[10];u16temp;u8j,i;TIM5_CH2_Cap_Init(TPAD_ARR_MAX_VAL,systick-1);//以1Mhz的频率计数for(i=0;i<10;i++)//连续读取10次{buf=TPAD_Get_Val();delay_ms(10)

7、;}for(i=0;i<9;i++)//排序{for(j=i+1;j<10;j++){if(buf>buf[j])//升序排列{temp=buf;buf=buf[j];buf[j]=temp;}}}temp=0;for(i=2;i<8;i++)temp+=buf;//取中间的8个数据进行平均tpad_default_val=temp/6;printf("tpad_default_val:%dr",tpad_default_val);if(tpad_default_val>TPAD_ARR_MAX_

8、VAL/2)return1;//初始化遇到超过TPAD_ARR_MAX_VAL/2的数值,不正常!return0;}//复位一次//释放电容电量，并清除定时器的计数值voidTPAD_Reset(void){GPIOA->CRL&=0XFFFFFF0F;//PA1输入GPIOA->CRL

9、=0X00000030;//复用功能输出GPIOA->ODR&=~(1<<1);//输出0,放电delay_ms(5);TIM5->SR=0;//清除标记