基于電容式觸摸按鍵技術的七彩燈設計

1．2．3 觸摸按鍵模塊
本設計采用6個觸摸按鍵，集成于一塊觸摸滑條上。其中1個按鍵作為多功能點動按鍵，短按時開關機，長按時則顏色循環(huán)漸變。其余5個按鍵同時支持點動與滑動用于改變燈光顏色。主控通過檢測觸摸按鍵信息完成開關機、顏色循環(huán)、顏色改變的功能。當主控檢測到改變顏色的功能按鍵被觸發(fā)時，會調整RBG三色燈各自占空比從而配比輸出相對應的顏色。為了使按鍵檢測更加精準，需要在每個觸摸通道與主控之間串上2k電阻以減小干擾，同時應盡量保持每個觸摸通道與主控距離相等。

2 系統(tǒng)軟件設計
系統(tǒng)軟件使用C語言編寫，采用前后臺方式構建和運行。主函數(shù)實現(xiàn)了系統(tǒng)前臺中電流源自適應調節(jié)、按鍵循環(huán)掃描、判斷觸摸通道、執(zhí)行通道功能的大循環(huán)，流程圖如圖3所示。

系統(tǒng)初始化包括了Timer 0初始化、I／O口初始化以及觸摸通道初始化等。Timer 0初始化中，將其設定為16位定時器，并給定時器0賦以初值。I／O口初始化中設定3個通道為GPIO口用于模擬輸出PWM功能，另有6個通道作為觸摸按鍵使用。觸摸通道初始化中執(zhí)行電流源的初始化以及觸摸基線初始化。電流源初始化后，通過電流源自適應的調節(jié)，可將由環(huán)境或噪聲等因素對觸摸通道掃描造成的干擾進行一定程度的抵消和降低，提高了觸摸掃描的精度和穩(wěn)定性。觸摸基線初始化中提供了基線的參考值與誤差范圍，用于計算并判斷被觸摸的通道。主循環(huán)中將看門狗定時器設定為2．3s定時，需進行喂狗以防程序跑飛或死循環(huán)等錯誤，若未及時喂狗，則系統(tǒng)自動復位。
另有函數(shù)用于實現(xiàn)系統(tǒng)后臺中斷服務功能，包含定時器0中斷和按鍵中斷。定時器0中斷通過調用其服務子程序調整RGB三色燈各自占空比，控制高低電平時長，配比出相應的顏色；按鍵中斷通過調用其服務子程序進行按鍵的循環(huán)掃描，在掃描過程中，通過程序計算手指觸摸值與基線的差值來判斷被觸摸的通道，從而根據(jù)被觸摸的不同通道執(zhí)行其相應的功能。
在6個觸摸按鍵中，1個按鍵作為多功能點動按鍵，通過計數(shù)方式判斷長短按。判斷為短按時，程序將Switch變量取反，進行開關機；判斷為長按時，程序執(zhí)行Color變量的累加，進行顏色循環(huán)。其余5個觸摸按鍵將其對應的整體觸摸通道分配為七份，通過點動或滑動分別實現(xiàn)按順序排列的彩虹七色。所有功能均需要在開機情況下執(zhí)行，在顏色循環(huán)功能執(zhí)行過程中，只需觸摸任意通道便可退出循環(huán)。為了使燈光變化效果更好，程序采用計數(shù)方式執(zhí)行占空比的改變，從而可實現(xiàn)顏色的漸變效果。

3 結語
隨著科學技術的不斷發(fā)展，電容式觸摸按鍵技術已經(jīng)在眾多領域中得到了應用并體現(xiàn)出了其獨特的優(yōu)勢，正在逐步替代傳統(tǒng)的機械式按鍵。本文將該技術與實際設計相結合，利用電容式觸摸按鍵完成了七彩燈的多種功能。在實際應用中，觸摸按鍵的精確性決定著它是否能夠準確地執(zhí)行與其相對應的功能，因此該指標非常重要。本系統(tǒng)通過電流源自適應以及設定基線誤差范圍等方法確保了按鍵的穩(wěn)定與準確。同時，不同的觸摸面板材質與厚度會對觸摸靈敏度造成影響。若觸摸靈敏度控制不當，當靈敏度過低時，會造成操作不便甚至操作無效；相反，若靈敏度過高，會造成很多誤操作導致系統(tǒng)不受控，所以觸摸按鍵的靈敏度也需要控制。經(jīng)試用表明，系統(tǒng)可長時間工作、燈光效果優(yōu)美、顏色漸變效果明顯。同時，觸摸按鍵精度準確、穩(wěn)定性強、靈敏度高，且具有抗環(huán)境因素和噪聲干擾的能力。