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电容式触摸按键解决方案
一、方案简介
在便携式媒体播放器和移动手持终端等大容量、高可视性产品的应用中,触摸按键已被广泛采用。由于其具有方便易用,时尚和低成本的优势,越来越多的电子产品开始从传统机械按键转向触摸式按键。
触摸按键方案优点:
1、没有任何机械部件,不会磨损,无限寿命,减少后期维护成本。
2、其感测部分可以放置到任何绝缘层(通常为玻璃或塑料材料)的后面,很容易制成与周围环境相密封的键盘。以起到防潮防水的作用。
3、面板图案随心所欲,按键大小、形状任意设计,字符、商标、透视窗等任意搭配,外型美观、时尚,不褪色、不变形、经久耐用。从根本上解决了各种金属面板以及各种机械面板无法达到的效果。其可靠性和美观设计随意性,可以直接取代现有普通面板(金属键盘、薄膜键盘、导电胶键盘),而且给您的产品倍增活力!
4、触摸按键板可提供UART、IIC、SPI等多种接口,满足各种产品接口需求。
二、原理概述
如图1所示在PCB上构建的电容器,电容式触摸感应按键实际上只是PCB上的一小块“覆铜焊盘”,触摸按键与周围的“地信号”构成一个感应电容,当手指靠近电容上方区域时,它会干扰电场,从而引起电容相应变化。根据这个电容量的变化,可以检测是否有人体接近或接触该触摸按键。
接地板通常放置在按键板的下方,用于屏蔽其它电子产品产生的干扰。此类设计受PCB上的寄生电容和温度以及湿度等环境因素的影响,检测系统需持续监控和跟踪此变化并作出基准值调整。
基准电容值由特定结构的PCB产生,介质变化时,电容大小亦发生变化。
图1 PCB上构建开放式电容器示意图
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三、方案实现
该系列电容式触摸按键方案,充分利用触摸按键芯片内的比较器特性,结合外部一个电容传感器,构造一个简单的振荡器,针对传感器上电容的变化,频率对应发生变化,然后利用内部的计时器来测量出该变化,从而达到响应触摸功能的实现。
该芯片内部本身集成了电容式触摸传感模块,可以做到一个I/O口对应一个按键,外围电路简洁、无需外部组件的情况下即可通过片上振荡器和电容式触摸感应IO实现触摸按键接口;
-,支持电池供电。
超低功耗触摸按键待机电流消耗可低至1uA、;
MCU内部的数控振荡器(DCO),可提供高达16MHz的频率,能在1uS时间内激活并实现稳定工作。
MCU上电启动自动校准,生产、测试过程简单;
可支持按钮、滑块、滚轮以及近距离传感器;
适用于5mm以内的任何绝缘材料、如玻璃、陶瓷、塑料等;
灵敏度可调节,具有很高的调节性;
具有先进的防干扰措施,防止按键误动作,全自动补偿,不受环境温湿度影响。通讯接口多样性:提供IIC、SPI、UART等接口。
图2 方案示意图
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四、触摸按键原理图
图3 子机21键触摸按键方案原理图
五、实物图片
图4 无绳子机21键PCB
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六、电路板布局注意事项:

由于电线会增加基准电容,因此应尽量缩短触摸板的连接线。
由于弯曲可能影响整个电容变化,连接线应尽可能保持稳定的形状,这点