电容式传感系统 - 电容式触摸传感器设计技巧详解

　　电容式传感系统101

　　该电容式传感系统的基本元件包括：一个可编程电流源、一个精密模拟比较器和一根用来按顺序传输一组电容式传感器信号的多路复用总线。在本文所讨论的系统中，一个弛张振荡器起着电容传感器的作用。该振荡器的简化电路示意图如图3所示。

　　图3：电容式传感弛张振荡器电路。（online）

　　比较器的输出被送进脉冲宽度调制器（PWM）的时钟输入电路，该PWM负责对一个时钟频率为24MHz的16位计数器进行门控。传感器上面的手指使电容增大，从而导致计数值增加。就是基于这一原理来检测到手指的存在。该系统的典型波形示于图4中。

　　图4：电容式传感弛张振荡器电路的波形。（online）

　　该设备的实现原理图如图5所示。

　　图5：电容式传感电路原理图。（online）

　　为了实现电容式传感和串行通信，该电路采用了赛普拉斯的CY8C21x34系列中的PSoC IC芯片。该芯片包含一组模拟和数字功能块，这些功能块可由存储于板上闪存中的固件来配置。另一颗芯片负责处理RS232的电平移位，以便建立到主机的通信链接，并实现波特率为115，200的电容式传感数据记录。四个电容传感按键的引脚分配在图5的表中给出。PSoC是通过一个包含电源、地以及编程引脚SCL和SDA的ISSP接头来实现编程的。而通过一个DB9连接器将电脑与电容式传感电路板相连。

　　PSoC利用程序固件来配置，还采用一个5V工作电源和一个内部生成的24MHz系统时钟。对该24MHz时钟进行1:26分频，产生一个为实现115，200波特率的TX8模块时钟。电容传感用户模块选择以“周期法”（Period Method）来运行，在该工作模式中，计数在固定数量的弛张振荡器周期中累加。换言之，16位计数器值代表了一个与传感器电容成正比的周期。

　　代码段1（详见本刊网站）罗列了系统固件的功能。与设立电容式传感系统相关的大部分工作都已被编为一组由C程序来调用的标准CSR例行程序。例如：CSR_1_Start（）负责配置PSoC的内部布线，以使电流源DAC与模拟多路复用器相连，而比较器与经过正确初始化的PWM和16位计数器相连。