电子大神的日记本,供应链专家的功夫茶盘,在这里记录、分享与共鸣。

登录以开始

【连载】【ALIENTEK 战舰STM32开发板】STM32开发指南--第十六章 电容触摸按键实验

第十六章 电容触摸按键实验

上一章,我们介绍了STM32的输入捕获功能及其使用。这一章,我们将向大家介绍如何通过输入捕获功能,来做一个电容触摸按键。在本章中,我们将用TIM5的通道2(PA1)来做输入捕获,并实现一个简单的电容触摸按键,通过该按键控制DS1的亮灭。从本章分为如下几个部分:

16.1 电容触摸按键简介

16.2 硬件设计

16.3 软件设计

16.4 下载验证

16.1 电容触摸按键简介

触摸按键相对于传统的机械按键有寿命长、占用空间少、易于操作等诸多优点。大家看看如今的手机,触摸屏、触摸按键大行其道,而传统的机械按键,正在逐步从手机上面消失。本章,我们将给大家介绍一种简单的触摸按键:电容式触摸按键。

我们将利用战舰STM32开发板上的触摸按键(TPAD),来实现对DS1的亮灭控制。这里TPAD其实就是战舰STM32开发板上的一小块覆铜区域,实现原理如图16.1.1所示:

 

 

 

图16.1.1 电容触摸按键原理

       这里我们使用的是检测电容充放电时间的方法来判断是否有触摸,图中R是外接的电容充电电阻,Cs是没有触摸按下时TPAD与PCB之间的杂散电容。而Cx则是有手指按下的时候,手指与TPAD之间形成的电容。图中的开关是电容放电开关(由实际使用时,由STM32的IO代替)。

       先用开关将Cs(或Cs+Cx)上的电放尽,然后断开开关,让R给Cs(或Cs+Cx)充电,当没有手指触摸的时候,Cs的充电曲线如图中的A曲线。而当有手指触摸的时候,手指和TPAD之间引入了新的电容Cx,此时Cs+Cx的充电曲线如图中的B曲线。从上图可以看出,A、B两种情况下,Vc达到Vth的时间分别为Tcs和Tcs+Tcx。

       其中,除了Cs和Cx我们需要计算,其他都是已知的,根据电容充放电公式:

Vc=V0*(1-e^(-t/RC))

       其中Vc为电容电压,V0为充电电压,R为充电电阻,C为电容容值,e为自然底数,t为充电时间。根据这个公式,我们就可以计算出Cs和Cx。利用这个公式,我们还可以把战舰开发板作为一个简单的电容计,直接可以测电容容量了,有兴趣的朋友可以捣鼓下。

       在本章中,其实我们只要能够区分Tcs和Tcs+Tcx,就已经可以实现触摸检测了,当充电时间在Tcs附近,就可以认为没有触摸,而当充电时间大于Tcs+Tx时,就认为有触摸按下(Tx为检测阀值)。

       本章,我们使用PA1(TIM5_CH2)来检测TPAD是否有触摸,在每次检测之前,我们先配置PA1为推挽输出,将电容Cs(或Cs+Cx)放电,然后配置PA1为浮空输入,利用外部上拉电阻给电容Cs(Cs+Cx)充电,同时开启TIM5_CH2的输入捕获,检测上升沿,当检测到上升沿的时候,就认为电容充电完成了,完成一次捕获检测。

在MCU每次复位重启的时候,我们执行一次捕获检测(可以认为没触摸),记录此时的值,记为tpad_default_val,作为判断的依据。在后续的捕获检测,我们就通过与tpad_default_val的对比,来判断是不是有触摸发生。

关于输入捕获的配置,在上一章我们已经有详细介绍了,这里我们就不再介绍。至此,电容触摸按键的原理介绍完毕。

16.2 硬件设计

本实验用到的硬件资源有:

  1. 指示灯DS0和DS1
  2. 定时器TIM5
  3. 触摸按键TPAD

前面两个之前均有介绍,我们需要通过TIM5_CH2(PA1)采集TPAD的信号,所以本实验需要用跳线帽短接多功能端口(P14)的TPAD和ADC,以实现TPAD连接到PA1。如图16.2.1所示:

 

 

 

图16.2.1 TPAD与STM32连接原理图

       硬件设置(用跳线帽短接多功能端口的ADC和TPAD即可)好之后,下面我们开始软件设计。

 

 详细内容和源码,见附件!

博主
liujun6037@yahoo.cn
正点原子's Blog
电子技术交流. 我的淘宝店铺:http://shop62103354.taobao.com
点击跳转