電容觸摸傳感的理論框架
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對(duì)于測(cè)量充電至固定電壓需要的時(shí)間變化量這種方法，手指產(chǎn)生的附加電容會(huì)增加充電時(shí)間(C上升)，所以時(shí)間讀數(shù)會(huì)相應(yīng)地上升。對(duì)于測(cè)量固定充電時(shí)間內(nèi)的電平變化量這種方法，附加電容會(huì)降低相同時(shí)間量?jī)?nèi)所能達(dá)到的電壓，所以電壓讀數(shù)會(huì)下降。最后，對(duì)于測(cè)量固定時(shí)間周期中的頻率這種方法，頻率會(huì)隨振蕩器RC常數(shù)的上升而下降。因此，頻率讀數(shù)會(huì)下降。
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/96399.htm本文以頻率測(cè)量方案為例進(jìn)行說(shuō)明;但每個(gè)系統(tǒng)都會(huì)應(yīng)用后處理方案。使用一種方案時(shí)，電容讀數(shù)可能會(huì)上升，而使用另一種方案時(shí)，電容讀數(shù)可能會(huì)下降，但這可以在軟件中調(diào)整。選擇了硬件方案之后，讀數(shù)將根據(jù)請(qǐng)求輸入單片機(jī)，或按照軟件配置指定的其他時(shí)間間隔輸入單片機(jī)。對(duì)于本文中的示例，傳感器讀數(shù)下降代表按鍵按下。
單片機(jī)軟件與后處理
單片機(jī)中的軟件負(fù)責(zé)處理電容觸摸傳感應(yīng)用中的許多工作，前提是硬件和傳感器均正常工作。傳感器和整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量越好，軟件的實(shí)現(xiàn)就越簡(jiǎn)單。開(kāi)發(fā)軟件之前，需要記住每個(gè)傳感器都具有一定的固有寄生電容：Cp(或公式3中的C1)。因此，每個(gè)傳感器都可以檢測(cè)到某個(gè)標(biāo)稱(chēng)值。通過(guò)觀察傳感器的輸出，可以直觀方便地確定它。但必須先在軟件中設(shè)定該標(biāo)稱(chēng)值，然后才能以此為基準(zhǔn)計(jì)算相對(duì)于它的偏差。實(shí)現(xiàn)它的最好方式是創(chuàng)建一個(gè)滑動(dòng)平均值——即，16點(diǎn)平均值。通過(guò)存儲(chǔ)先前16個(gè)值來(lái)計(jì)算平均值的效率很低，所以改為使用一種看起來(lái)較復(fù)雜，但計(jì)算較簡(jiǎn)單、可節(jié)省存儲(chǔ)空間的求均值方法。以下代碼執(zhí)行求均值過(guò)程。。是傳感器讀數(shù)值，作為16位無(wú)符號(hào)值或變量。
reading = ; // 傳感器
bigval = reading << 4; // 乘以16
smallavg = average >> 4; // 除以16
average += reading – smallavg; // 求均值
與具有極強(qiáng)計(jì)算能力的較大的計(jì)算機(jī)處理器相比，較小的單片機(jī)通常在這方面受到限制。與實(shí)際執(zhí)行除法相比，使用移位、加法和減法可以降低性能損失。此外，這個(gè)求均值程序并不僅限用于電容觸摸傳感——它對(duì)于8位單片機(jī)的很多應(yīng)用都非常有用。
在本文提供的大多數(shù)示例和算法中，每次將僅討論一個(gè)傳感器。只需在軟件中使用值的數(shù)組，通過(guò)添加數(shù)組中的元素來(lái)增加傳感器數(shù)量，即可使之與硬件匹配(即，average[0]..average[N])。
現(xiàn)在，已經(jīng)確定了平均值，接下來(lái)必須構(gòu)造傳感器掃描循環(huán)，目的是監(jiān)視相對(duì)于平均值的偏差。從一個(gè)簡(jiǎn)單循環(huán)開(kāi)始，如圖1中的流程圖所示。掃描循環(huán)使用中斷來(lái)驅(qū)動(dòng)，并使用兩個(gè)定時(shí)器和頻率偏移檢測(cè)方法。Timer0決定固定的時(shí)間周期T，在該時(shí)間周期內(nèi)，將測(cè)量進(jìn)入Timer1捕捉模塊的正邊沿?cái)?shù)量，然后它產(chǎn)生一個(gè)頻率測(cè)量值。正邊沿?cái)?shù)量越多，說(shuō)明頻率越高。準(zhǔn)備好獲取測(cè)量值時(shí)，Timer0發(fā)生溢出以觸發(fā)中斷，而Timer1會(huì)測(cè)量正邊沿?cái)?shù)量。流程圖的“捕捉讀數(shù)”框顯示了何時(shí)獲取讀數(shù)。
評(píng)論