Cypress CapSense技术让触摸按键产品特性更丰富

　　1. 简介

　　触摸按键应用的范围越来越广，从手机，GPS导航仪，到白色家电，门禁系统等众多产品中都能发现触摸按键的身影。随着应用规模的扩大，市场上提供触摸按键解决方案的芯片也越来越多。当面对众多的设计方案，设计者常常希望能够找到性价比高的IC产品，因此如果一颗IC不仅可以实现稳定可靠的触摸按键，还能为产品增加更多丰富特性，无疑可以拓宽产品的设计范围，使产品更加独特、具有吸引力。Cypress独有的CapSenseTM技术即可实现这一目标，本文以几个案例展示该技术如何让产品特性更丰富。

　　2. 人体接近感应

　　人体接近感应常见的解决方案是主动式反射红外接近感应，主动式红外探测器的发射器发出一束经调制的红外光束，经物体反射后被红外接收器接收，当人体靠近时，红外光束被部分或全部遮挡，此时接收机接收的信号就会发生变化，该信号经放大与信号处理后，即可控制发出报警信号。该方案的优点是探测距离远，但是存在红外视角等问题。实际上，对于很多电子产品来说，其探测距离要求仅需达到十厘米左右，甚至几个厘米即可, 这样的检测距离CapSenseTM完全能够满足。

　　CapSenseTM将接近感应区作为一个特殊的“接近感应按键”，与其他触摸按键一样连接在芯片管脚上，通过特殊设计的“接近感应按键”布局以及软件动态调整“接近感应按键”的灵敏度，可以检测到由人体接近引起的微弱电容变化。针对不同的检测距离，需要设计不同的硬件感应区。

　　如果需要10~20厘米左右的接近感应，可以使用一个导线作为感应区。图 1是Cypress提供的接近感应评估板，白色部分即为导线，通过PCB板上走线与芯片管脚连接。导线的材质和线径没有特殊要求，形状也无需为闭合线圈，但需注意导线周围1.5英寸内不要有金属物体或是地平面，否则会影响感应距离。另外应将导线固定在某一绝缘物体上以免震动引起导线摇晃，摇晃过程中如果导线靠近导电物体则可能引起误触发。

　　如果机械结构决定无法安装导线，也可以通过在PCB板上布置一根粗铜线实现接近感应功能，图 2按键周围一圈黑色粗线即为接近感应区，与导线式类似，粗铜线也被看做一个“特殊按键”连在一个芯片管脚上。铜线线宽至少需要1毫米，线周围至少1.5到2英寸范围内不能有地平面，以便达到10厘米以上的接近感应距离。

　　用于接近感应的铜线

　　产品在实际开发过程中，常常会动态修改需求定义，例如增加1~2厘米的接近感应以点亮系统LED背光，此时如果重新设计PCB布置铜线，无论在成本上还是研发时间上都无法满足要求。CapSenseTM的技术结构使得设计者可以复用已有的触摸按键区实现近距离的接近感应，无需增加新的硬件设计。具体实现方式上有两种，一种称为群组扫描，CapSenseTM可以在扫描时将所有按键并联在一起，此时扫描任意一个按键，都是对所有按键区域的扫描，一旦人体靠近任何一个按键，都会引起触发执行相应的接近感应操作;另外一种方式是动态提高每个按键的灵敏度，使得人体还没有实际接触到按键即可实现触发。这两种方式都可以在不改板的情况下，实现1~2厘米的接近感应，设计者仅需注意电路板上按键区与周围地平面的间隙至少需要1毫米。