01 触摸按键原理

触摸使用RC充放电原理：

' S+ v2 I0 Z7 `1 F6 u( p3 x

RC电路是指由电阻R和电容C组成的电路，它是脉冲产生和整形电路中常用的电路。

充电过程：

电源通过电阻给电容充电，由于一开始电容两端的电压为0，所以电压的电压都在电阻上，这时电流大，充电速度快。随着电容两端电压的上升，电阻两端的电压下降，电流也随之减小，充电速度小。充电的速度与电阻和电容的大小有关。电阻R越大，充电越慢，电容C越大，充电越慢。衡量充电速度的常数t(tao)=RC。

7 a6 {( N/ }" P: W: @+ O$ M4 Q- D

放电过程：

电容C通过电阻R放电，由于电容刚开始放电时电压为E,放电电流I=E/R，该电流很大，所以放电速度很快。随着电容不断的放电，电容的电压也随着下降。电流也很快减小。电容的放电速度与RC有关，R的阻值越大，放电速度越慢。电容越大，放电速度越慢。

RC电路充放电公式：

; r8 q8 |% ^; ?) m2 H( r7 \7 @' |

Vt = V0+（V1-V0）*[1-exp(-t/RC)]

V0 为电容上的初始电压值；

' }" D! m  |0 X0 ^

V1 为电容最终可充到或放到的电压值；

: R1 j5 J9 U, J) n

Vt 为t时刻电容上的电压值。

如果V0为0，也就是从0V开始充电。那么公式简化为：

Vt=  V1* [1-exp(-t/RC)]

结论：同样的条件下，电容值C跟时间值t成正比关系，电容越大，充电到达某个临界值的时间越长。
4 x2 S7 A6 w/ k7 Z

02 电路设计

电路设计时其实就是个上拉电阻

PCB设计，直接一个圆形，和底层接地覆铜形成杂散电容。

电容触摸按键原理

7 b! j: n1 y4 Y

R:外接电容充放电电阻。

Cs:TPAD和PCB间的杂散电容。

Cx:手指按下时，手指和TPAD之间的电容。

开关：电容放电开关，由STM32IO口代替。

03 代码设计
% F0 Y; f, T" E# f% |

检测电容触摸按键过程

①TPAD引脚设置为推挽输出，输出0，实现电容放电到0。

& V3 D$ T$ o$ v

②TPAD引脚设置为浮空输入（IO复位后的状态）,电容开始充电。

③同时开启TPAD引脚的输入捕获开始捕获。

④等待充电完成（充电到底Vx,检测到上升沿）。

0 i. d  o( G$ e/ \

⑤计算充电时间。

, q& b' Y2 M6 `! Q7 l

触摸按键初始化

1. 
   
2. uint8_t Touchpad_Init(void)
   
3. {
   : c& S  y* c# p& M5 A2 _1 y6 o
4.   uint16_t buf[10];
   ' ?3 |! u( I7 w
5. uint16_t temp;
     ^0 ^8 }( x# _# v. Q( e: I
6.   uint8_t j,i;  
   
7.   
   4 Z, g  D9 [. K6 i
8. TIM_ICInitTypeDef  TIM_ICInitStructure;
   3 b' X) B- G% P: Q/ z+ {. _; {
9.   
   
10.   /* TIM12Configuration */
    
11.   TIM_Config();
    9 g2 m- ^3 L8 R+ f
12. 
    
13. TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;
    8 d6 _5 p; C  n/ h
14. TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;
    
15. TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
    % L( b& {6 a& j' \" d9 ]
16. TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
    , x# N# y9 b9 B. k) I/ i
17. TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x0;
    
18. 
    
19. TIM_ICInit(TIM12, &TIM_ICInitStructure);
    / @: r: K. h+ m
20.   
    ( G) S$ E; Q" r8 i  a" l  h  f; o' m
21.   /* Enablethe CC1 Interrupt Request */
    8 X" U; n3 ^' ?* ?7 t
22.   TIM_ITConfig(TIM12,TIM_IT_CC1|TIM_IT_Update, ENABLE);
      B# g. [  |. p) g0 C
23.   
    
24.   /* TIM enablecounter */
    ! z, U  s3 F( n" D7 @# E
25.   TIM_Cmd(TIM12, ENABLE);
    # a; q% e3 `: l
26.   
    
27. for(i=0;i<10;i++)//连续读取10次
    ) \5 G0 j) e4 l- f0 C9 J! z# V0 F# C
28. {
    
29.     buf[i]=Touchpad_Get_Val();
    
30.    SysCtlDelay(10*(SystemCoreClock/3000));   
      N" _' {6 b2 Z0 u% M
31.   }
    
32.   
    + u/ _* r; Z9 `7 ^, s# O
33. for(i=0;i<9;i++)//排序
    ; ]# G2 }( E# }8 ~2 C
34. {
      x: ~% }( u! N
35.     for(j=i+1;j<10;j++)
    
36.     {
    
37.      if(buf[i]>buf[j])//升序排列
    
38.      {
    5 C( w7 X+ @* G8 f3 e# S# e
39.   temp=buf[i];
    
40.   buf[i]=buf[j];
    
41.   buf[j]=temp;
    
42.      }
    
43.    }
    
44. }
    
45. 
    
46.   temp=0;
    
47.   for(i=2;i<8;i++){
    4 j5 h. w/ B2 u6 N3 L$ q
48.     temp+=buf[i];//取中间的8个数据进行平均
    4 s3 {8 Y. t$ z
49.   }
    - w  A6 L5 |, O4 C, V
50.   Touchpad_default_val=temp/6;  
    ( k( e: x' ]( Z. _; @$ l7 S
51.   if(Touchpad_default_val>0XFFFF/2)
    ; p% b& g( k1 H+ R) S7 I
52.      return1;//初始化遇到超过Touchpad_ARR_MAX_VAL/2的数值,不正常!
    
53.   return 0;  
      I+ }$ f* _# [! S
54. }

复制代码

6 M  R6 h9 z2 P

按键复位代码

( Z/ R9 S' H' h4 r. X% f! P& C

1. 
   
2. void Touchpad_Reset()
   
3. {
   3 V" {4 v$ T1 ~' a
4.   GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;
   
5.   
   
6.   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_14;
   + C+ R$ D0 m; @0 P' B8 T. x0 l
7.   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
   9 c+ _7 j- Q+ k% c/ }+ `
8. GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
   ) k) j* q$ a% B, b
9. GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
   
10. GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
    ' ]: g1 L  @) H6 z- M2 {. T
11. GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
    ' F  ^/ @$ S8 i* c6 X5 K( h/ N
12.   
    
13. GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_14);
    
14.   
    
15. SysCtlDelay(5*(SystemCoreClock/3000));
    
16.   
    0 y0 E( f- C4 q
17. TIM_ClearITPendingBit(TIM12, TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1);
    
18. TIM_SetCounter(TIM12,0);
    
19.   
    
20.   
    * F) x2 r2 F' d3 ]
21.   /* Connect TIM pinsto AF9 */
    
22.   GPIO_PinAFConfig(GPIOB, GPIO_PinSource14,GPIO_AF_TIM12);
    ! C/ W+ C9 k. k2 m' ]  h, U
23.   
    ) a) b0 v# X5 T, ]7 R, f
24.   /* TIM12 channel 1 pin (PB14)configuration */
    
25.   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =  GPIO_Pin_14;
    
26.   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
    
27.   GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
    
28.   GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
    ; D* x) W; l3 [1 v; _5 i8 N
29.   GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
    
30.   GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
    
31. }

复制代码

下载代码测试验证：

/ C2 e# X9 k8 V/ k) J  u
+ h2 W: ]: T- r+ q

准确度和灵敏度如何？