前言
在需要用戶(hù)界面的應用方案中，傳統的機電開(kāi)關(guān)正在被電容式觸摸感應控制所替代。
Sino wealth已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一套觸摸感應軟件，使得任意一款8位的中穎微控制器都可以作為一個(gè)電容式觸摸按鍵控制器使用。通過(guò)對由一個(gè)電阻和觸摸電極電容組成的RC充放電時(shí)間的控制，該觸摸感應軟件可以檢測到人手的觸摸。由于電極電容的改變，導致的RC充放電時(shí)間的改變，能夠被檢測出來(lái)，然后經(jīng)過(guò)濾波等，最終通過(guò)專(zhuān)用的I/O端口。
在BIOS設置中有關(guān)于是否更新微代碼
Microcode Updation [Enabled] : Disabled/Enabled
MCU（Micro Control Unit）中文名稱(chēng)為微控制單元，又稱(chēng)單片微型計算機（Single Chip Microcomputer）或者單片機，是指隨著(zhù)大規模集成電路的出現及其發(fā)展，將計算機的CPU、RAM、ROM、定時(shí)計數器和多種I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片級的計算機，為不同的應用場(chǎng)合做不同組合控制。
1 RC感應原理
RC采樣原理就是通過(guò)測量觸摸電極電容的微小變化，來(lái)感知人體對電容式觸摸感應器（按鍵、滾輪或者滑條）的觸摸。
電極電容（C）通過(guò)一個(gè)固定的電阻（R）周期性地充放電。 電容值取決于以下幾個(gè)參數：電極面積（A），絕緣體相對介電常數，空氣相對濕度，以及兩個(gè)電極之間的距離（d）。電容值可由下列公式得出：
圖1:RC電壓檢測。
固定電壓施加在 ， 的電壓隨著(zhù)電容值的變化而相應增加或者降低， 如圖2所示。
圖2：測量充電時(shí)間。
通過(guò)計算VOUT的電壓達到閥值VTH所需要的充電時(shí)間（TC），來(lái)得到電容值（C）。 在觸摸感應應用中，電容值（C）由兩部分組成：固定電容（電極電容，CX）和當人手接觸或者靠近電極時(shí)，由人手帶來(lái)的電容（感應電容，CT）。電極電容應該盡可能的小，以保證檢測到人手觸摸。利用該原理，就可以檢測到手指是否觸摸了電極。
圖3：觸摸感應。
2 硬件實(shí)現
圖4由R1，R2以及電容電極（CX）和手指電容（CT）并聯(lián)的電容（大約5pF） 形成一個(gè)RC網(wǎng)絡(luò )，通過(guò)對該RC網(wǎng)絡(luò )充放電時(shí)間的測量，可以檢測到人手的觸摸。 所有電極共享一個(gè)“負載I/O”引腳。電阻R1和R2盡量靠近MCU放置。電容R1（阻值在幾百歐到幾兆歐之間）是主要電容，用于調節觸摸檢測的靈敏度。
圖4：電容觸摸感應實(shí)現實(shí)例。
3 軟件實(shí)現
充電時(shí)間測量原理
為了保證健壯的電容觸摸感應的應用，充電時(shí)間的測量需要足夠的精確。
采用一個(gè)簡(jiǎn)單的定時(shí)器（無(wú)需IC功能）和一系列簡(jiǎn)單的軟件操作，即定時(shí)地檢查感應I/O端口上的電壓是否達到閥值。
基本測量
使用普通定時(shí)器進(jìn)行充電時(shí)間的測量。對電容充電開(kāi)始之前，定時(shí)器的計數器數值被記錄下來(lái)。當采樣I/O端口上的電壓達到某個(gè)閥值（VTH）時(shí)，再次記錄定時(shí)器計數器的值。二者之差就是 充電或者放電的時(shí)間。
圖5：定時(shí)器計數器值。
過(guò)采樣
過(guò)采樣的目的是以CPU時(shí)鐘的精度，對輸入電壓達到高電平和低電平（VIH和VIL）的時(shí)間測量。 為了跨越所有的取值范圍，每次測量都比上一次測量延遲一個(gè)CPU時(shí)鐘周期的時(shí)間。 為了跨越所有的取值范圍，測量的次數是和MCU核相關(guān)的。圖6說(shuō)明了這個(gè)概念的應用情況。
圖6：輸入電壓測量。
輸入電壓測量的原理
為了提高在電壓和溫度變動(dòng)情況下的穩定性，對電極會(huì )進(jìn)行連續兩次的測量：第一次測量對電容的充電時(shí)間，直到輸入電壓升至VIH。第二次測量電容的放電時(shí)間，直到輸入電壓降至VIL。下圖以及以下的表格詳細說(shuō)明了對感應電極（感應I/O）和負載I/O引腳上的操作流程。
圖7：電容充放電時(shí)間測量�！�
表2 電容充放電測量步驟
觸摸的效果
電極的電容值（CX）取決于以下幾個(gè)主要因素：電極的形狀、大小，觸摸感應控制器到電極之間的 布線(xiàn)（尤其是地耦合），以及介電面板的材料和厚度。因此，RC充放電時(shí)間直接和CX有關(guān)。圖8說(shuō)明了這種“觸摸的效果”。 時(shí)間（即達到了VIH電平的時(shí)刻）比長(cháng)；同樣對于降至VIL電平的時(shí)間也比長(cháng)。
圖8：觸摸效果實(shí)例。
多次測量以及高頻噪聲的去除
為了提高測量的精確度，并去除高頻噪聲，有必要對VIH和VIL進(jìn)行多次的測量，然后再決定是否有按鍵被有效“觸摸”。
圖9：測量的種類(lèi)。
注意：下圖說(shuō)明了去除噪聲的實(shí)例。如果測量次數（N）設置為4，那么對一個(gè)電極的完整測量將包括4次正確的“連續組測量”（BGs）。
圖10：實(shí)例1。
圖11 顯示了有一些噪聲使得某些測量無(wú)效的情況（即r1和r2）。 在這個(gè)例子中，連續組測量BG3重復了好幾次，直到其中的所有測量都有效，該次組測量才算通過(guò)。這樣就需要較多的時(shí)間來(lái)完成一次完整的測量。
圖11：實(shí)例2。
圖12顯示了有很多噪聲，使得無(wú)效的組測量次數達到了最大限制（比如20）。這樣的話(huà)，整個(gè)電極測量都無(wú)效。這個(gè)例子中，達到了無(wú)效的組測量次數的最大限制，因此停止對該電極的測量。
圖12：實(shí)例3。 |
