电容式触摸传感器触摸屏的实现原理

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3中。

图3：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4所示。

图4：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。

调整传感器

每次调用上列程序中的调用函数CSR_1_Start()时，均对Button1的电容进行测量。原始计数值被存储于CSR_1_iaSwResult[ ]阵列中。用户模块还跟踪一个用于原始计数的基线。每个按键的基线值均为一个由软件中的IIR滤波器进行周期性计算的平均原始计数值。IIR滤波器的更新速率是可编程的。基线使得系统能够适应于由于温度和其它环境影响而引起的系统中的漂移。

开关差分阵列CSR_1_iaSwDiff[ ]包含消除了基线偏移的原始计数值。利用开关差值来决定按键目前的开/关状态。这可使系统的性能保持恒定，即便在基线有可能随着时间的推移而发生漂移的情况下也是如此。