电容式触摸感应按钮

市场上的消费电子产品已经开始逐渐采用触敏按钮来取代传统的机械按钮。为了应对这一趋势，EDOM Technology设计了基于Silicon Labs MCU的电容式触敏按钮解决方案。
电容式触摸式按钮开关，内置电容式开关。用导电物体（例如手指）触摸电容器会改变电容，该电容由内置于微控制器中的电路检测。
首先，可以测量频率以在固定时间内计算张弛振荡器的周期数。如果在固定时间内测量的周期数小于原始校准，则认为开关被按下;第二个是测量周期，即，在固定数量的弛豫周期之间计算系统时钟周期的总数。
如果按下开关，张弛振荡器的频率将减小，并且在相同的周期数期间将测量更多的系统时钟周期。 C8051F9xx MCU系列可以通过片上比较器和定时器连接多达23个感应按钮，实现触摸按键功能。
此外，不需要外部设备，并且PCB迹线/开关用作电容器部分，并且内部触摸感测按钮电路测量以知道电容值的变化。与C8051F93x-F92x相比，唯一需要的外部元件是（3 + N）电阻，其中N是开关数量和三个提供反馈的额外端口触点。
由于需要检测电容值的变化，因此希望变化越大越好。现在，有三个主要因素会影响开关电容和变化幅度：PCB上开关的尺寸，形状和配置; PCB走线与用户手指之间的材料类型;连接开关和MCU的跟踪特性。
测试结果表明，特定区域的开关越大，走线越多，开关的空闲电容越高。由于开关上方的材料类型，它会影响空闲电容器和电容器的变化率。
我们发现使用最薄的材料可以最大化电容变化，建议使用具有高介电常数的材料，如玻璃，以增加开关的绝对电容。首先，只需要少量的微控制器开销，硬件资源只需要一个比较器和定时器。
高效算法也可用于允许微控制器进入低功耗模式并定期唤醒以检测开关动作。总占用率仅低于CPU资源的0.05％。
其次，没有外部硬件开销，开关走线可以直接连接到MCU端口引脚，无需外部反馈电阻或电容。按钮的检测不受噪声和电源电压的影响，不受50/60 Hz噪声的影响，也不需要精密电压源（VDD）。