?? 電容觸摸技術(shù)作為一種實用、時尚的人機交互方式，已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到各種電子產(chǎn)品，小到電燈開關(guān)，大到平板電腦、觸摸桌等。隨之而來的是考驗產(chǎn)品設(shè)計者如何發(fā)揮智慧，在把產(chǎn)品用戶界面設(shè)計得方便簡潔的同時，又能呈現(xiàn)產(chǎn)品絢麗的外觀，從而帶來良好的用戶體驗。LED顯示由于界面友好，可以實時反映觸摸的位置信息，在電容觸摸產(chǎn)品設(shè)計中得到廣泛應(yīng)用。本設(shè)計正是利用了大量的LED來實現(xiàn)呼吸燈、軌跡燈的特效，可以為例如燈光、音量、溫度等帶有調(diào)節(jié)功能的產(chǎn)品提供設(shè)計參考。
電容觸摸實現(xiàn)原理
MSP430根據(jù)型號的不同支持多種電容觸摸檢測方式，有RC震蕩、比較器、PIN RO，本設(shè)計使用的是PIN Relaxation Oscillator方式，原理如圖1，芯片管腳內(nèi)部檢測電路由施密特觸發(fā)器、反向器，以及一個電阻組成，震蕩信號經(jīng)過施密特觸發(fā)器變成脈沖信號，再通過反向器反饋回RC電路，通過Timer_A對施密特觸發(fā)器的輸出進行記數(shù)，再通過設(shè)置測量窗口Gate獲得記數(shù)的結(jié)果。當(dāng)手指觸摸電極，電極上的C產(chǎn)生變化，導(dǎo)致震蕩頻率改變，這樣在定長的測量窗口就能獲得不同的記數(shù)結(jié)果，一旦差值超過門限，結(jié)合一定的濾波算法判斷就可以觸發(fā)觸摸事件。
圖1 PIN RO原理圖
LED PWM驅(qū)動方案實現(xiàn)
要實現(xiàn)LED呼吸的效果，就要求LED進行PWM調(diào)光，而要實現(xiàn)軌跡燈的效果，每一路LED必須是獨立的PWM控制。本應(yīng)用由于使用了24個LED燈，需要24路的PWM輸出控制，MSP430G2955有32個IO口，通過IO口配合TIMER定時器，足夠支持24路的軟件PWM輸出。本實例采用德州儀器MSP430G2955，通過6個IO完成電容觸摸檢測，24個IO驅(qū)動24路LED，并預(yù)留了通訊口，設(shè)計實例如圖2。
圖2 實例演示圖
電路設(shè)計
原理圖設(shè)計如圖3，MCU通過一個5V轉(zhuǎn)3.3V的LDO給VCC供電，使用LDO的目的是為了保證電源的穩(wěn)定，讓觸摸電路在檢測信號時不會因為電源的噪聲產(chǎn)生過大的信號偏差。電極上串的電阻作為ESD保護器件，如果在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計合理的情況下可以省去。電路中預(yù)留了UART口與主控系統(tǒng)通訊。
圖3 MCU電路
LED驅(qū)動部分電路如圖4， 由于每一個LED的電流在10mA左右，24個LED如果同時亮就有240mA，無法通過MCU IO口直接驅(qū)動，在每個LED上加一個三極管以及限流電阻，實現(xiàn)24路LED的控制。
圖4 LED驅(qū)動電路
本文介紹了使用MSP430G系列單芯片實現(xiàn)電容觸摸轉(zhuǎn)輪和24路獨立PWM輸出LED控制方案，在一些需要低成本的產(chǎn)品設(shè)計，又要對多種LED特效控制的場合，有很大的使用價值。MSP430系列單片機以低功耗和外設(shè)模塊的豐富性而著稱，而針對電容觸摸應(yīng)用，MSP430的PIN RO電容觸摸檢測方式支持IO口直接連接檢測電極，不需要任何外圍器件，極大的簡化了電路設(shè)計，而本設(shè)計文檔中使用的MSP430G2XX5更支持多達32個IO口，可驅(qū)動24個以上的LED燈，達到理想的顯示效果。MSP430電容觸摸轉(zhuǎn)輪方案通過4個IO口完成4個通道的電容檢測，配合特殊的電極圖形，就可實現(xiàn)轉(zhuǎn)輪的設(shè)計。
