电容式触摸感应开关设计及实现
电容式触摸传感器在智能手机的触摸按键布局设计
电容式触摸传感器在智能手机的触摸按键布局设计在本系列文章的第1部分中，我们不仅探讨了机械按键用户界面与电容式触摸传感器用户界面的差异，而且还讨论了步骤1（设备的外观与质感）以及步骤2中的原理图设计部分。
第2部分，我们将介绍将机械按键替换成电容式感应按键时所需的设计布局。
此外，我们还将举一个应用实例。
步骤2：布局：对于电容式传感器设计方案而言，布局非常重要，因为传感器很容易受外部噪声影响。
每个布局都必须针对特定应用创建，因此布局辅助工作通常着眼于提供建议。
所以，一般很难一开始就给出理想的设计。
在设计任何电容式传感器布局时，开发人员必须考虑的重要参数包括：●传感器尺寸：传感器尺寸取决于覆盖层厚度。
覆盖层越厚，传感器就越大。
考虑到较小按键对触摸不够敏感，而较大按键对触摸太过敏感，这都是我们不想要的，因此要优化按键尺寸。
●寄生电容（CP）：传感器的PC电路板迹线的固有电容叫寄生电容。
大传感器CP可使其更难感应传感器电容的微小变动，从而可降低灵敏度。
电容式感应布局应将传感器CP 保持为最小。
●迹线长度：较长的迹线长度可增大传感器的CP，从而可降低传感器灵敏度。
此外，长迹线还会像内部天线一样，降低传感器的抗噪性。
●功耗：传感器CP是影响器件功耗的主要因素之一。
较大的传感器CP可增大传感器因此而必需扫描的时间，导致整体功耗上升。
要降低功耗，传感器CP必须保持最小。
一次成功优化所有这些参数并非小事。
为了避免布局重新设计的多次反复进行，电容式感应技术厂商提供了各种高级工具来简化该流程。
例如，赛普拉斯提供的设计工具套件就是一款这样的工具，可帮助开发人员纠正布局设计。
此外，它还可帮助各团队避免不太容易发现的错误，这些错误的消除可能非常耗时耗力。
该设计工具套件是EZ-Click软件工具的一部分，可帮助配置MBR器件。
电容触摸感应开关原理
电容触摸感应开关原理
电容触摸感应开关是一种利用电容原理实现触摸操作的开关。
它的工作原理是基于人体电容的变化来实现开关的状态转换。
当没有触摸开关时，电容触摸感应开关的电路处于断开状态，输出电压为低电平或悬空状态。
当有人触摸开关面板时，人体电容会与开关面板形成一个电容耦合。
由于人体电容的存在，开关面板的电容值会发生变化。
当有人触摸开关时，电容触摸感应开关的电路将会接通，输出电压会发生变化。
这是因为当人体触摸开关时，电路中的电流从电源端流向人体，然后流回地端。
由于人体是导电体，电流可以通过人体流动。
这个过程中，电容传感器会测量到电流的变化，并反馈给电路。
根据电容传感器测量到的电流变化，电容触摸感应开关可以判断出是否有人触摸开关，并输出相应的信号。
当电容触摸感应开关检测到有人触摸时，输出电压会变为高电平，并完成开关的闭合操作。
反之，当没有人触摸开关时，输出电压会恢复为低电平，开关会保持断开状态。
电容触摸感应开关的工作原理基于电容的感应性质和人体的导电性质，通过测量人体与开关之间的电容变化来实现开关的触摸操作。
这种开关不需要物理按下，只需要轻触开关面板即可实现触摸操作，因此在触摸屏、电子设备和家庭开关等领域得到了广泛应用。
电容式触摸按键的设计与实现(软件部分)
学校代码: 11059学号: 0805070076Hefei University毕业论文(设计 B A CH ELO R D IS S ERTATIO N论文题目:电容式触摸按键的设计与实现(软件部分学位类别:工学学士学科专业:自动化作者姓名:贾克慎导师姓名:储忠完成时间: 2012-5-24电容式触摸按键的设计与实现(软件部分中文摘要当今,自动化控制系统已经在各行各业得到了广泛的应用和发展,在便携式媒体播放器和移动手持终端等大容量、高可视性产品的应用中,触摸式按键作为一种接口技术已被广泛采用。
由于具有方便易用,时尚和低成本的优势,越来越多的电子产品开始从传统的机械按键转向触摸式按键。
在触摸按键技术方面,目前主要可分为电阻式触摸按键与电容式感应按键。
由于电阻式的触摸按键需要在设备表面贴一张触摸电阻薄膜, 其耐用性较低;而电容感应按键技术具有在非金属操作面板上无须开孔处理、防水防污、易清洁、无机械开关磨损而寿命长等优点。
本论文通过分析电容式触摸感应技术,研究人体触摸算法,设计出基于PIC单片机的电容式触摸按键系统。
根据系统的要求完成了整体方案设计,在所设计的控制方案里对控制系统的软、硬件设计作了详细论述。
本论文主要介绍软件部分,并将系统软件分为:系统初始化模块、按键识别模块、LCD显示模块、高优先级和低优先级中断服务程序模块。
首先将各个模块进行分析研究,然后进行软硬件联合调试,最后完成该毕业设计所要求的内容。
关键词:电容式触摸感应;模块化;调试;PIC16F1937Design and implementation of capacitive touch keysAbstractNowadays,automatic control systems have been widely used and developed in Every aspect of life,the applicatio n of portable media players and mobile handsets, such as large-capacity, high-visib ility products, the touch buttons as an interface techno logy has been widely adopted. Easy to use, stylish and low-cost advantage, more and more electronic products began to shift fro m the traditio nal mechanical b uttons with to uch button.Touch-button techno logy can be divided into resistive touch butto ns and capacitive sensing buttons. Resistive touch keys touch the surface of the device is attached a resistive film, the lower its d urability; Capacitive sensing key technolo gies has a hand le on the panel o f no n-metallic operating without opening, watering pollution, easy to cleaning, non-mechanical switches wear long life advantages.In this paper, by analyzing capacitive touch sensing techno logy and studying human touch algorithm, we finish the design of capacitive touch b utton system ba sed on PIC microcontroller. According to the requirements of the system we complete the overall design of the control system,in which hardware and software design are discussed in detail. This paper mainly introduces the software part, which is divided into four modules: the system initialization module, the key recognition module, LCD display module, a high priority and low priority interrupt service routine module. First do analysis and stud y on every module. Then co mb ine hardware with so ftware and debug. Finally comp lete the g raduatio n design’s requiremen ts.KEY WORD:Capacitive touch sensing;Modular design;Debugging; PIC16F1937目录第一章前言 (11.1 系统简介 (11.2 课题的研究背景 (11.3 课题研究现状与发展趋势 (1 1.4 课题研究的内容 (21.5 本章小结 (2第二章系统设计 (32.1 设计任务 (32.1.1 电容触摸感应技术的分析 (3 2.1.2人体触摸检测算法的研究 (5 2.2 总体方案分析 (52.2.1中央处理模块 (62.2.2电源转换电路 (62.2.3信息显示模块 (62.3 系统功能结构及组成 (62.3.1 系统功能结构 (62.3.2 系统组成 (72.4 本章小结 (7第三章系统软件设计 (83.1 软件设计思想 (83.1.1按键检测思想 (83.1.2 各个显示模块设计思想 (10 3.2 主处理程序设计 (103.3 按键设计模块 (143.3.1 按键识别 (143.3.2 按键的程序框图 (153.4 显示模块程序设计 (183.4.3 LCD显示模块 (183.5 软件开发环境介绍 (193.5.1 工程文件的建立 (193.5.2 源程序的加载 (213.5.3 源程序编译、下载 (223.6 本章小结 (23第四章硬件设计 (244.1 硬件设计原则 (244.2 电容式触摸式按键的设计 (24 4.2.1 PCB常规设计 (244.2.2电极与元件的设计 (264.2.3覆盖物 (284.2.4触摸式按键的原理 (284.3 显示模块的设计 (304.4 段式液晶驱动HT1621 (304.5 本章小结 (32第五章系统测试 (33第六章总结 (37参考文献 (38致谢 (40附录A系统原理图 (41附录B 系统PCB布线图 (42附录C 实物图片 (43附录D 程序代码 (44第一章前言在便携式媒体播放器和移动手持终端等大容量、高可视性产品的应用中,触摸式按键作为一种接口技术已被广泛采用[1]。
电容式触摸感应开关设计及实现
电容式触摸感应开关设计及实现
徐忠坤;谷瑞华
【期刊名称】《电子设计工程》
【年(卷),期】2013(21)19
【摘要】传统机械按键存在变形、易损坏、使用寿命短等缺点,针对这种情况,采用基于Cortex-M3核心的LM3S系列MCU设计一种基于RC充放电原理的简易电容触摸按键.使用LM3S系列MCU的2个管脚即可实现一个按键的检测电路,多个按键时可以将充放电管脚复用,能够有效的降低硬件电路成本.随后详细描述了电容按键的PCB布局方法,最后介绍了单个按键与多个按键的软件设计技巧,并搭建抽油烟机控制电路验证方案的可行性.
【总页数】3页(P83-85)
【作者】徐忠坤;谷瑞华
【作者单位】北京工业大学北京100124;北京工业大学北京100124
【正文语种】中文
【中图分类】TP212
【相关文献】
1.轻松实现电容式触摸感应按键开关设计 [J], 陈林
2.MSP430微控制器系列讲座(八)电容式接触摸感应按键的实现之硬件篇 [J], 雷奥
3.MSP430微控制器系列讲座(九)电容式触摸感应按键的实现之软件篇 [J], 雷奥
4.一种感应式自适应触摸开关的设计 [J], 张梁;朱明富
5.家电触摸屏控制面板设计的新方案——CapSense电容式触摸感应技术在海尔多种产品上批量使用 [J], 刘钊
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电容感应触摸感应器的设计
电容感应触摸感应器的设计目 录1触摸感应器设计介绍 (2)1.1简介 (2)1.2自耦电容和互耦电容类型的感应器 (2)1.3方向分类 (2)1.4重要定义 (3)2基本的设计要求 (5)2.1电荷转移 (5)2.2元件选择 (6)2.3材质 (7)2.4靠近发光二极管 (9)2.5ESD防护 (10)3自耦的无方向感应器 (11)3.1介绍 (11)3.2平面感应器 (11)3.3地负载 (12)3.3非平面结构 (15)4互耦的无方向感应器 (19)4.1简介 (19)4.2平面结构 (19)4.3非平面结构 (27)5自耦的单方向感应器 (31)5.1简介 (31)5.2基本规则 (31)5.3典型的空间插值方式 (32)5.4典型的电阻插值方式 (34)6互耦的单方向感应器 (37)6.1简介 (37)6.2基本规则 (37)6.3典型的空间插值结构 (37)6.4典型的电阻插值方式 (43)7双方向感应器 (46)这篇设计概要的翻译，是为了配合库文件的设计。
目前电容感应触摸越来越多地应用到各个领域，希望这篇文档在按键的设计方面能为大家提供参考和帮助。
阿布猪 2009.07.08于首发，转载请注明出处。
1触摸感应器设计介绍1.1简介在设计触摸感应器的时候，有许多问题需要做出妥善的选择，比如产品结构中的材料，以及机械部分和电子部分的组装关系等等。
而这些问题中最关键的是设计实际的感应器（键/滑条/滚轮/触摸屏）和用户的接口部分。
感应器的设计是一种“黑箱技术”，感应电极和周围电场环境的分布参数只能大略上近似为集总的。
但是，按照一定的原则进行感应器的设计，可以实现一些适应性比较强并且具有相当的实用性和一致性的方案。
本设计指导旨在说明一些基本的规则，以便在PCB 或其它材质上建立感应电极。
当然本文并不能涵盖全部的感应电极设计方法，但它提供了一个基本的建立感应触摸应用的方法和不错的起点。
用户应参考QTAN0032 获得更多的电容感应按键设计的信息。
电容式触摸开关原理
电容式触摸开关原理电容式触摸开关是一种常见的电子元件，它利用电容的变化来实现触摸控制功能。
在现代电子产品中，电容式触摸开关被广泛应用于手机、平板电脑、智能家居等领域。
本文将介绍电容式触摸开关的原理及其工作过程。
电容式触摸开关的原理基于电容的变化。
在一个电容式触摸开关中，通常会有两个电极，一个是传感电极，另一个是地电极。
当手指触摸传感电极时，由于人体是导电的，就会形成一个电容。
这个电容的大小与手指和地电极之间的距离、手指的大小和形状等因素有关。
当手指触摸传感电极时，电容的变化会被传感器检测到。
传感器会将这个变化转换成电信号，并传输到控制器中。
控制器会根据接收到的信号来判断触摸的位置和操作，并执行相应的功能。
这样，通过触摸传感电极，就可以实现对设备的控制。
电容式触摸开关的工作过程可以分为以下几个步骤：1. 传感器检测电容变化，当手指触摸传感电极时，传感器会检测到电容的变化。
这个变化会被转换成电信号，并传输到控制器中。
2. 控制器判断触摸位置，控制器会根据接收到的信号来判断触摸的位置和操作。
通过预先设定的算法，控制器可以准确地识别触摸的位置，并执行相应的功能。
3. 执行相应功能，一旦控制器判断出触摸的位置和操作，就会执行相应的功能。
比如，如果是在手机屏幕上进行触摸操作，控制器会根据触摸的位置来执行相应的操作，比如打开应用、切换界面等。
电容式触摸开关具有灵敏度高、响应速度快、使用寿命长等优点，因此在现代电子产品中得到了广泛的应用。
它不仅提高了产品的外观和操作体验，还为用户带来了更便捷的控制方式。
总的来说，电容式触摸开关利用电容的变化来实现触摸控制功能，其原理简单而高效。
通过传感电极和控制器的配合，可以实现对设备的精准控制，为用户带来更加便捷和舒适的操作体验。
随着科技的不断发展，电容式触摸开关将会在更多的领域得到应用，为人们的生活带来更多的便利。
触摸开关的设计原理
触摸开关的设计原理
触摸开关是一种使用人体的电容来感应和控制开关状态的装置。
其设计原理主要包括以下几个部分：
1. 电容感应：触摸开关的导电板（也称为感应板）上覆盖了一个绝缘层，当人体接近导电板时，人体和导电板之间会形成一个电容，而人体作为一个导体，具有一定的电容值。
触摸开关会通过电容感应技术检测人体与导电板之间的电容值。
2. 信号放大：触摸开关会将感应到的微弱电容信号放大，以便后续电路可以正确地接收和处理这个信号。
3. 边界判断：触摸开关会设定一个电容值的阈值，当检测到的电容值超过这个阈值时，触摸开关会判断为有人接触。
4. 控制回路：当触摸开关检测到有人接触，并且超过了阈值，触摸开关会触发控制回路，以实现开关的开启或关闭。
控制回路可以采用晶体管等电子器件来实现，并通过控制电流的导通或断开来控制开关的状态。
需要注意的是，触摸开关的感应距离一般较短，需要人体与导电板非常接近时才能触发。
同时，触摸开关的导电板表面一般采用绝缘材料进行覆盖，以避免因为静电等原因导致误触发。
电容式触摸应用设计参考指导
ARXXX 系列触摸感应按键设计指南(参考资料V1.0阿达电子目录1. 概述 .........................................................................................................................................3 2. 触摸按键的原理........................................................................................................................ 3 3. 触摸PCB 设计考虑 ....................................................................................................................4 3.1 PCB 设计关键点: ................................................................................................................ 4 3.2 减小PCB 的基准电容 . (4)3.3 触摸按键形式、间和铺地考虑 (4阿达电子1.概述现在的电子产品,触摸感应技术正日益受到更多关注和应用,与传统的机械按键相比,电容式触摸感应按键不仅美观时尚而且寿命长,功耗小,成本低,体积小,持久耐用。
它颠覆了传统意义上的机械按键控制,只要轻轻触碰,他就可以实现对按键的开关控制,量化调节甚至方向控制,现在电容式触摸感应按键已经广泛用于玩具、电子手表、电视机面板、移动电源等一系列消费类电子产品中!2.触摸按键的原理两块导体(极板中间夹着一块绝缘体(介质就能构成的电容。
电容式触摸传感器设计技巧
电容式触摸传感器设计技巧触摸传感器已经被广泛使用很多年了。
但近期混合信号可编程器件的发展，让电容式触摸传感器已成为各种消费电子产品中机械式开关的一种实用、增值型替代方案。
典型的电容式传感器覆盖层的厚度为3mm或更薄。
随着覆盖层厚度的增加，手指触摸的传感将变得越来越困难。
换句话说，伴随着覆盖层厚度的增加，系统调整过程将必须从科学向艺术发展。
为了说明如何制作一个能够提升目前技术极限的电容式传感器，本文所述的实例中选用玻璃覆盖层的厚度为10mm。
玻璃使用简单，随处可见，而且是透明的，所以你可以看到下面的感应垫。
玻璃覆盖层还可直接应用于白色家电。
手指电容任何电容式触摸传感系统的核心都是一组与电场相互作用的导体。
人体皮肤下面的组织中充满了传导电解质---这是一种有损电介质。
正是手指的这种导电特性使得电容式触摸传感成为可能。
简单的平行板电容器有两个导体，这两个导体之间隔着一层电介质。
该系统中的大部分能量直接聚集在电容器极板之间。
少许能量会泄露到电容器极板以外的空间，而由这些泄露能量所形成的电场叫做边缘场。
制作实用电容式传感器的部分难题在于需要设计一套印刷电路板轨线，来将边缘场引导到用户易接近的有效感应区域中。
平行板电容器不是这种传感器模式的理想选择。
当把手指放在边缘电场的附近时，电容式传感系统的导电表面积会增加。
由手指所产生的额外电荷存储容量，就是我们所知的手指电容CF。
在本文中，无手指触摸时的传感器电容用CP来表示，意指寄生电容。
关于电容式传感器人们常有这样的误解：为了使系统正常工作，手指必须接地。
实际上，手指之所以被传感是因为它带有电荷，而与其是否悬空或接地完全无关。
传感器的PCB布局图1显示了一块PCB的顶视图，该PCB应用了本设计案例中的一个电容式传感器按键。
图1：PCB顶视图。
这个按键的直径为10mm，相当于一个??指尖的平均尺寸。
为该演示电路而组装的PCB带有4个按键，其中心相隔20mm。
如图1中所示，接地平面也位于顶层。
电容式感应触摸开关设计笔记
如何设计电容式感应触摸开关电容感应式触摸开关，需要稳定的单火线电源处理以及稳定可靠的触摸感应芯片，做到防误触发、防各种电磁干扰、负载干扰、环境干扰、甚至需要防水防尘等智能触摸开关功能的要求。
1、电容式传感器的基本原理电容传感技术为开发人员提供了一种互动的全新方式，在设计一个电容感应触摸开关时，需要考虑许多不同的因素。
从以往的使用经验来看，在各种不同的工作条件下，开关的灵敏性必须与多种情况兼容。
在设计电容感应式触摸开关PCB触点图形时，各种不同的排板设计对开关灵敏度的影响，包括电容式传感技术如何使器件具有更高的可靠性及管理电容式传感技术的控制器如何通过提供更多功能为客户带来增值服务和降低维护成本。
机械开关比较容易磨损，甚至磨坏产品外壳，导致缺口或裂口处侵入污染物。
电容式传感器就不会发生损坏产品外壳的情况，也不会出现缺口粘连物，更不会出现磨损。
因此，采用这种技术的开关器件是替代多种机械开关产品的理想选择。
如下图所示，电容式开关主要由两片相邻的电路极板构成，而根据物理原理，两片极板之间会产生电容。
如果手指等导体靠近这些极板，平行电容（parallelcaPACi-tance）就会与传感器相耦合。
将手指置于电容传感器上时，电容量会升高；松开手指，电容量则会降低，通过测量电容量就可以判断手指的碰触。
电容式传感器由两片电路极板及相互之间的一定空间所构成。
这些电路极板可以是电路板的一部分，上面直接覆盖绝缘层，当然，也可以使极板顺应各种曲面弧度。
构建电容式开关的要素包括：电容器、电容测量电路系统、从电容值转换成感应状态的局部智能装置。
典型的电容式传感器电容值介于10-30pF之间。
通常来说，手指经由1mm绝缘层接触到传感器所形成的耦合电容介于1-2pF的范围。
越厚的绝缘层所产生的耦合电容越低。
若要传感手指的碰触，必须实现能够检测到1%以下电容变化的电容传感电路。
增量求和调制器是一种用于测量电容的高效、简单的电路，下图给出了典型的拓扑结构。
触摸开关方案
触摸开关方案简介触摸开关是一种能够通过触摸操作来开关电路的装置。
随着科技的发展，触摸开关越来越得到人们的关注和使用。
它具有结构简单、灵敏度高、操作方便等优点，在家庭、办公室、医院等许多场合被广泛应用。
本文将介绍几种常见的触摸开关方案。
1. 电容触摸开关1.1 原理电容触摸开关是利用人体或物体的电容效应来实现触摸开关的操作。
当人体或物体靠近电容触摸开关时，会改变传感器的电容值，通过电路判断电容值是否大于设定阈值，从而判断触摸开关是否被触摸。
制作电容触摸开关需要以下材料： - 电容传感器 - 控制电路 - 外壳材料1.3 制作过程1.将电容传感器连接到控制电路上，形成电容触摸开关的基本电路结构。
2.将控制电路和电容传感器封装在外壳材料中，固定好各个部件的位置。
3.连接电容触摸开关的输入和输出电路，接通电源进行测试。
4.根据需要，可以增加灯光、声音等反馈装置，提高用户体验。
优点•结构简单、易于制造和安装。
•灵敏度高，触摸开关反应迅速。
•不需要物理按钮，可以防止按钮磨损和损坏。
缺点•对环境要求较高，受温度、湿度等因素影响较大。
•对电容传感器的要求较高，需要选择合适的传感器。
•对触摸物体的要求较高，只有导电性良好的物体才能触发开关。
2. 压力触摸开关2.1 原理压力触摸开关是利用人体或物体的压力来实现触摸开关的操作。
当人体或物体施加压力到开关上时，开关会闭合或打开电路，实现开关的功能。
2.2 材料制作压力触摸开关需要以下材料： - 压力传感器 - 控制电路 - 外壳材料2.3 制作过程1.将压力传感器连接到控制电路上，形成压力触摸开关的基本电路结构。
2.将控制电路和压力传感器封装在外壳材料中，固定好各个部件的位置。
3.连接压力触摸开关的输入和输出电路，接通电源进行测试。
4.根据需要，可以增加灯光、声音等反馈装置，提高用户体验。
2.4 优缺点优点•结构简单、易于制造和安装。
•对触摸物体的要求较低，可以触发开关的物体更加广泛。
电容触摸按键工作原理
电容触摸按键工作原理
电容触摸按键是一种采用电容触摸技术的触摸开关，它通过感应人体的电容变化来实现开关操作。
电容触摸按键的工作原理是基于电容传感技术。
在电容触摸按键上方设置一层感应电极，并在电路内加上一个高频信号源。
当没有手指触摸按键时，感应电极与人体之间的电容非常小，只有几个皮法德。
而当手指触摸按键时，人体成为了感应电极的一部分，感应电极与人体之间的电容增大到几十个或几百个皮法德。
通过测量感应电极上电容的变化，电路可以判断出是否有手指触摸按键。
当感应电极上的电容变化超过一定的阈值时，电路会根据程序设定的逻辑进行相应的操作，比如开关灯、启动电器等。
电容触摸按键具有以下优势：
1. 灵敏度高：由于电容变化可以通过微小的电流来探测，所以电容触摸按键对于轻触即可触发的操作非常敏感。
2. 耐用性强：电容触摸按键没有机械按键的机械结构，不存在机械磨损、接触问题，因此寿命更长。
3. 美观性好：电容触摸按键可以设计成各种形状和风格，可以与产品外观融为一体，增加产品的美观性。
4. 防水性好：由于没有物理按键，电容触摸按键可以密封在外壳内部，达到防水的效果。
总之，电容触摸按键通过感应电容变化来实现开关操作，具有灵敏度高、耐用性强、美观性好和防水性好的优势，广泛应用于各种电子设备中。
电容式触摸感应的技巧
电容式触摸感应的技巧By (赛普拉斯半导体公司高级应用工程师Mark Lee)触摸传感器被广泛使用已经有很多年了，不过，混合信号可编程器件的近期发展使得电容式触摸传感器在众多消费类产品中都成为了机械式开关的一种实用、增值型替代方案。
本文将粗略地介绍一种可透过一层厚玻璃覆盖物来激活的触摸感应式按钮的设计实例。
典型的电容式传感器设计所规定的覆盖物厚度为3mm或更薄。
随着覆盖物厚度的增加，透过一层覆盖物来检测手指的触摸将变得越来越困难。
换句话说，伴随着覆盖物厚度的增加，系统调整的过程将从“科学”走向“技巧”。
为了说明如何制作一个能够提升当今技术极限的电容式传感器，在本文所述的实例中，玻璃覆盖物的厚度被设定为10mm。
玻璃易于使用，购买方便，而且是透明的（因此您可以看到位于其下方的金属感应垫）。
玻璃覆盖物还被直接应用于白色家电。
手指电容所有电容式触摸感应系统的核心部分都是一组与电场相互作用的导体。
人体组织中充满了覆盖着一层皮肤（这是一种有损电介质）的导电电极。
正是手指的导电特性使得电容式触摸感应成为可能。
简单的平行片电容器具有两个导体，其间隔着一层电介质。
该系统中的大部分能量直接聚集在电容器极板之间。
少许能量会溢出至电容器极板以外的区域中，而与该效应相关的电场线被称为“边缘场”。
制作实用电容式传感器的部分难题是：需要设计一组印刷电路走线，以便将边缘场引导至一个用户可以够得到的有效感应区域。
对于这样一种传感器模式来说，平行片电容器并非上佳之选。
把手指放在边缘电场的附近将增加电容式系统的导电表面积。
由手指所产生的额外电荷积聚电容被称为手指电容C F。
在本文中，无手指触摸时的传感器电容用C P来表示，它代表寄生电容。
关于电容式传感器的一个常见的误解是：为了使系统正常工作，手指必需接地。
手指是可以检测到的，因为它会保存电荷（而在手指浮置或接地时都将产生这种现象）。
传感器的PCB布局图1示出了一块印刷电路板（PCB）的顶视图，在本设计实例中，该PCB实现了其中的一个电容式传感器按钮。
轻松实现电容式触摸感应按键开关设计
轻松实现电容式触摸感应按键开关设计市场上的消费电子产品已经开始逐步采用触摸感应按键，以取代传统的机械式按键。
针对此趋势，益登科技设计出以Silicon Labs 公司MCU 为内核的电容式触摸感应按键方案。
电容式触摸感应按键开关，内部是一个以电容器为基础的开关。
以传导性物体(例如手指)触摸电容器可改变电容，此改变会被內置于微控制器内的电路所侦测。
电容式触摸感应按键的基本原理就是一个不断地充电和放电的张弛振荡器。
如果不触摸开关，张弛振荡器有一个固定的充电放电周期，频率是可以测量的。
如果我们用手指或者触摸笔接触开关，就会增加电容器的介电常数，充电放电周期就变长，频率就会相应减少。
测量周期的变化，就可以侦测触摸动作。
具体测量方式有两种：一是可以测量频率，计算固定时间内张弛振荡器的周期数。
如果在固定时间内测到的周期数较原先校准的为少，则此开关便被视作为被按压;二是可以测量周期，即在固定次数的张弛周期间计算系统时钟周期的总数。
如果开关被按压，则张弛振荡器的频率会减少，则在相同次数周期会测量到更多的系统时钟周期。
C8051F9xx MCU 系列，可通过使用芯片上比较器和定时器实现触摸感应按键功能，连接最多23 个感应按键。
而且无须外部器件，通过PCB 走线/开关作为电容部分，由内部触摸感应按键电路进行测量以得知电容值的变化。
与C8051F93x-F92x 方案相比，唯一所需的外部器件是(3+N)电阻器，其中N 是开关的数目，以及3 个提供反馈的额外端口接点。
以上这两种测量方法，都需要通过比较测量数值和一个预先设置的门限值，来判断开关是否被按压。
所以，门限值需要被适当地校准，以免影响开关的灵敏度。
在系统中，可以对所有开关做一次初始校准，设置门限值。
如果系。
电容式触摸感应按键解决方案
电容式触摸感应按键解决方案方案简介在便携式媒体播放器和移动手持终端等大容量、高可视性产品的应用中，触摸式按键作为一种接口技术已被广泛采用。
由于具有方便易用，时尚和低成本的优势，越来越多的电子产品开始从传统的机械按键转向触摸式按键。
基于LPC1100 系列Cortex-M0 微控制器的电容式触摸感应按键方案，采用LPC1100 的GPIO 口和两个内部定时器，即可实现多达24 个独立按键或滑条式电容触摸按键的应用。
本方案采用外围RC 电路加软件检测技术，集成FIR 滤波算法，拥有良好的抗干扰性能，可通过EFT（脉冲群抗干扰度测试）4KV 的指标，非常适合由交流电驱动的电子设备。
原理概述电容式触摸感应按键的基本原理如图1 所示，当人体（手指）接触金属感应片的时候，由于人体相当于一个接大地的电容，因此会在感应片和大地之间形成一个电容，感应电容量通常有几pF 到几十pF。
利用这个最基本的原理，在外部搭建相关电路，就可以根据这个电容量的变化，检测是否有人体接触金属感应片。
图1 电容式触摸感应原理基于LPC1100 系列Cortex-M0 微控制器电容式触摸感应按键原理如图2 所示，利用LPC1100 的GPIO 中断功能加上内部定时器，可很方便的测量外部电容量变化。
处理流程如下：初始化KEY n 为GPIO 口，必须关闭内部上拉功能，配置为既不上拉也不下拉的模式；使能并配置KEY n 的高电平中断；将KEY n 设置为输出，并输出低电平，此时电容放电；开启定时器，将KEY n 配置为输入，并开启高电平中断，此时电容开始充电，在KEY n 的中断服务函数中读取定时器的时间；根据这个充电时间的变化量就可以判断出是否有按键按下。
图2 基于LPC1100 触摸按键原理注：图2 中只是示意了2 个独立按键连接方案，利用LPC1100 内部的GPIO 输入可以连接多达24 个独立按键或滑条。
RC 电路充放电在有无人体触摸时的充放电波形图如图3所示。
电容式触控电路实现过程
1.机构设计 a.面板的材质必须是塑胶，玻璃，等非导电物质。 b. 在机构设计阶段同时也必需设计操作流程，以选择合适的产品， 如果是按键的产品，要考虑是否有复合按键的设计，或是综合滑动操作及按 键操作等，如果是以滑动操作的产品，就必须考虑是否需要切割出按键。 c.由于感应电极与面板接触点之间不能有空隙，所以机构设计上必须 考虑将感应验路板直接黏贴在外壳面板的内侧，以及考虑面板的组装方式。
电容式触控电路实现过程
电容式触控电路设计的七个步骤 图 1 是电容式感应技术原理示意图。 图 1 技术原理示意图 电容式感应技术由于具有耐用、较易于低成本实现等特点，而逐渐成
பைடு நூலகம்
为触摸控制的首选技术。此外，由于具有可扩展性，该技术还可以提供其它 技术所不能实现的用户功能。在显示屏上以软按键方式提供用户界面，这通 常被称为触摸屏。 触摸输入滚动/指示功能器件，例如 iPod 音乐播放器上的点击式转 盘，这类器件在消费市场已经获得广泛的认可，正在逐渐出现在更多的消费 设备市场。有两种基本类型的滚动器件：第一种是绝对报告类型，提供直接 位置输出报告;另外一种是相对类型，这类器件提供用来增加或减少某个值的 直接报告。 使用电容式感应的 IC 设计感应开关电路板与其它电路的开发流程略 有不同，因为电容式开关的设计上会受到机构与其它电路设计上的影响，会 有比较多的调整程序，所以需要一个比较复杂的开发流程，现就以出道较早 且具有代表性的 Quantum 产品的开发流程及要点介绍给大家，希望对需要的 朋友有所帮助。下图是开发流程图：
d.同样的，感应电极与手指之间不能有金属层夹在中间，所以面板上 不可以有金属电镀及含金属超过 15%的喷漆等会形成导电层的设计。 e.如果必须电镀或高金属含量漆，请在按键区域的边缘保留一圈不要 电镀或喷漆，用以隔绝其他感应开关。
电容式触摸感应界面实现方案
电容式触摸感应界面实现方案
触摸感应按键因其易于使用、美观且不涉及机械运动而在日常的人机界面应用中得以普及，尤其是电容式触摸感应技术可以通过标准PCB设计中的铜焊盘来实现，因而相比其他技术更受欢迎。
本文将对电容式触摸感应技术及其实现的基本原理进行简要概述。
文中将会介绍如何利用CVD（电容分压器）技术和一个称为充电时间测量单元（CTMU）的单片机外设来实现具有最少外部元器件的低成本电容式触摸感应设计，还将给出一个参考设计来说明如何用电容式触摸感应按键来替代机械开关。
近来，电容式感应滚轮在许多设备中所获得的成功使得此项技术比起其他触摸感应技术更有优势。
电容式触摸感应的原理
当任何具有电容特性的物体（例如手指）接触电容式触摸感应器时，都将因其介电特性而充当另一电容。
这将改变系统的有效电容，从而以此检测触摸动作。
如图1所示，手指充当其中一个平行极板，而另一个平行极板则连接到芯片的传感器输入端。
人体血液中的铁质将产生一组电容，这些电容附着于体表。
当这一电容组接近导体时，将会产生一个实质上耦合到地的电容，在确定触摸时它将反映为测量电压的变化。
一个典型的电容式触摸感应系统由三个主要功能模块组成：一个用于电容式感应的模拟模块，一个用于处理数据的控制器和一个用于与主处理器进行通信的接口模块。
电容式触摸感应解决方案可通过利用基于电压变化的技术来有效实现，如：。
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Ｖ Ｃ Ｃ Ｖ
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徐 忠坤 ．谷瑞 华
（ 北京工业大 学 北京 １ ０ ０ １ ２ ４ ） 摘要： 传 统机械按 键存在 变形 、 易损坏 、 使 用寿命短等缺 点 ， 针对这 种情 况 。 采 用基 于 Ｃ ｏ ｄ ｅ ｘ — Ｍ３核 心 的 Ｌ Ｍ３ Ｓ 系列 ＭＣ Ｕ设计一种基 于 Ｒ Ｃ充 放 电原 理 的 简 易 电 容 触 摸 按 键 。使 用 Ｌ Ｍ３ Ｓ系列 ＭＣ Ｕ 的 ２个 管 脚 即 可 实 现 一 个 按 键 的 检
生 些 微 变 化 ，所 以 只 需 要 测 量 手 指 触 摸 前 后 电 容 值 的变 化 ． 就 可 以知 道 是 否有 按 键 被 按 下 一 般 电容 值 的 变 化 比较 小 ， 是 ｐ Ｆ级 的 变化 ， 直 接 检 测 比较 困 难 。 若 是 将 电 容 的 变 化 通 过 其 他方式表现出来 ， 则 更 加 容 易 检 测 一 些 。在 本 次 设 计 中 ， 将 电 容的变化 通过 Ｒ Ｃ充 放 电 电 路 转 化 为 充 放 电时 间 的 变 化 ， 这
第２ １卷 第 １ ９期
Ｖｏ １ ． ２１
Ｎｏ ． Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎｉ ｃ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
２ ０ １ ３年 １ ０月
０ｅ ｔ ． ２０１ ３
电容 式触摸 感应开 关设计 及实现
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触 摸 技 术 作 为 一 种 高 端 的 电子 输 入 技 术 ， 被 广 泛 的 应 用 到各个 领域 ， 如 手机触 摸屏 、 台灯 开 关 、 ＭＰ ３触 摸 划 条 、 抽 油 烟 机 触 摸 按 键 等 。 相 较 于 机 械 按键 输 入 ， 触 摸 输 入 具 有 无 损
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｒ ａ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｂ ｕ ｔ ｔ ｏ ｎ ｓ ｈ ａ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｓ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ｏ ｆ ｄ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍ， ｓ ｈ ｏ ｒ ｔ ｌ ｉ ｆ ｅ ， Ｓ Ｏ ｈ ｅ ｒ ｅ ｗｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｓ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｃ ａ ｐ ａ ｃ ｉ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ
测 电路 ， 多个 按 键 时 可 以将 充放 电 管 脚 复 用 ， 能 够 有 效 的 降 低 硬 件 电路 成 本 。 随后 详 细 描 述 了 电容 按 键 的 Ｐ Ｃ Ｂ布 局 方法， 最 后 介 绍 了单 个按 键 与 多 个按 键 的 软 件 设 计 技 巧 ， 并搭 建抽 油 烟机 控 制 电路 验证 方 案 的 可行 性 。
关 键 词 ：触摸 开 关 ；Ｃｏ ｒ ｔ ｅ ｘ — Ｍ３；抽 油 烟 机 ；Ｒ Ｃ 充放 电 ；电容
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｐ ２ １ ２
文献标识码 ： Ａ
文章 编 号 ：１ ６ ７ ４ — ６ ２ ３ ６ （ ２ ０ １ ３ ） １ ９ 一 ｏ ０ ８ ３ — ０ ３
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎｄ ａ ｐｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｏ ｕ ｃ ｈ ｓ ｅ ｎ ｓ ｅ ｂｕ ｔ ｔ ｏ ｎ ｓ