基于Microchip单片机的触摸感应技术研究

　　Microchip提供两种电容式触摸感应解决方案，一种为张驰振荡器方式，即通过检测触摸感应电容充放电的频率变化，来检测是否有键按下，根据单片机集成的硬件资源不同，另一种通过Microchip单片机集成的片上充电时间检测单元(CTMU)实现。

　　简单RC振荡方式

　　这种方式比较适合一个按键情况，通过集成模拟比较器的PIC10F204或PIC10F206实现触摸感应功能，用到的硬件资源为模拟比较器和Timer0定时器。图1为电路图，上电时，触摸感应电容Cp没有充电，比较器输出高电平，通过D1给电容迅速充电至接近VDD，之后比较器翻转，输出低电平，Cp通过R1放电，直至低于内部参考电压0.6V，比较器翻转输出高，进入下一个振荡周期。将比较器输出送给Timer0，作为时基，经过固定的软件延时，读出Timer0的值，可以计算出比较器输出频率。当手指接触按键时，电容值改变，随之比较器输出频率改变，读出的Timer0的值发生变化，从而检测到有触摸动作。

　　带SR锁存器的比较器方式

　　利用PIC16F61X、PIC16F690和PIC16F88X系列内部集成的模拟比较器具有SR锁存器功能，配合Timer0和Timer1，可以方便的实现触摸感应检测。这类器件在不进行外部模拟通道扩展情况下，可以直接支持4路触摸感应检测。

　　如图2所示，Cs表示触摸感应对地电容，触摸感应直接与单片机片内比较器反相输入端相连，比较器C1采用内部大约2/3VDD作为参考电压，C2采用外部电阻分压，获得1/4VDD电压。当上电时，Cs上电压为0，C2输出为1，C1输出为0，SR锁存器反相端输出为1，通过电阻对Cs充电;当Cs电压超过1/4VDD，C2输出为0，SR锁存器保持原来输出状态。当Cs充电超过2/3VDD时，C1输出为1，SR锁存器反相端输出由1变为0，Cs通过电阻放电，当Cs放电电压低于2/3VDD时，C1输出为0，SR锁存器保持原来输出状态。当Cs放电电压低于1/4VDD时，C2输出为1，SR锁存器反相端输出为1，通过电阻对Cs充电，开始一个新的周期。这样Cs反复充放电，电容电压为锯齿波，SR锁存器输出为同频率方波。

　　有触摸时，Cs变大，改变了RC电路的时间常数，SR锁存器输出的方波频率随之发生改变。将SR锁存器输出的方波信号送给Timer1作为时基，每Timer0溢出中断，中断程序中读出Timer1寄存器的值即代表对应频率，频率是否变化即代表是否有触摸动作。

　　容性传感模块(CSM)方式

　　PIC16F72X系列集成了CSM，这个模块具有恒定的拉灌电流能力，能够直接驱动容性负载(PCB焊盘)，在触摸感应电容上形成连续振荡的三角波，CSM输出同频率的方波，方波信号可以提供给Timer0或Timer1做时基，通过Timer2中断读出相对应的计数值，即代表对应频率。这种方式电路非常简单，可以直接将焊盘连接到CSM输入对应的引脚。

参考文献:

[1]. Microchip datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/Microchip_1097736.html.
[2]. PIC10F204 datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/PIC10F204_1101579.html.
[3]. PIC10F206 datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/PIC10F206_1101578.html.
[4]. PIC16F690 datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/PIC16F690_1101554.html.
[5]. PIC16F72X datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/PIC16F72X_2044053.html.
[6]. PCB datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/PCB_1201640.html.