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基于电容式触摸按键技术的七彩灯设计

发布时间:2020-07-21 18:17:46 阅读: 来源:链缝机厂家

摘要:随着电子科学技术的不断发展,电容式触摸按键已经越来越多地应用于各种电子产品设计中。传统机械按键输入方式的电路复杂,并且容易磨损、使用寿命短。而电容式触摸按键技术电路简单、操作方便,并且灵敏准确,很好的弥补了机械按键的缺点和不足。文章采用BF6911AS10电容式触摸按键控制芯片,利用电池供电,通过GPIO口模拟PWM输出控制RGB三色LED灯头实现七彩灯功能。利用不同的触摸按键结合软件设计完成开关机、颜色循环、颜色改变等功能。研究结果表明,所设计的电容式触摸按键响应速度快、抗干扰能力强、检测精度准确,具有很大的应用价值与市场前景。关键词:电容式;触摸按键;灵敏度;脉冲宽带调制0 引言 随着电子科学技术的不断发展,触摸输入方式已经在众多领域得到了应用。传统的普通机械按键使用寿命只有十几万次,相比之下,由于触摸输入方式采用非接触式按键技术,其使用寿命远远超过机械按键,可靠性也不会随着时间的增加而降低。另外,触摸按键的外观简洁、操作方便、灵敏准确等优点,也使得触摸按键输入方式具有很高的实用性和操控性,以及很好的发展前景。 触摸输入方式可以根据选用的触摸传感器类型的不同而分为电阻式、电波式、电磁式、光学式、电感式和电容式。以上每种触摸方式都有着其独特的性能优点,从而可以适用于不同场合。而电容式触摸输入方式的制造工艺成本低廉、检测便捷准确,并且硬件免维护,因此作为最主要的触摸输入方式。本文利用芯片的GPIO口模拟PWM输出控制RGB三色LED灯头配比出七种颜色的灯光效果,并采用电容式触摸按键技术实现开关机、颜色循环和颜色改变的功能,很好地将电容式触摸按键技术与实际应用结合为一体。1 硬件电路设计1.1 主控模块 按照本设计的特点及需求,选用BF6911AS10电容式触摸按键控制芯片。该芯片共有16个引脚,内含10个电容式触摸感应通道,每个触摸按键都能独立运行,通过芯片内置的升压电路,可方便地调节触摸按键灵敏度,其中有8个通道可复用为GPIO口。该芯片内置主频为24MHz的单片机内核以及用于使外部的输入信号与内部的振荡信号同步的PLL(锁相环)模块;并带有LDO(低压差线性稳压器)模块,可提高电源的信噪比。 电容式触摸是利用人体电流感应进行工作的。当给触摸工作面通上很低电压时,由于人是零电势体,手指在触摸工作面时,手指的电场会和工作面形成耦合电容,而电容在高频电流中变为导通,因此手指会从接触点吸走很小的电流,电容式触摸控制电路则可检测到微弱的电流变化,从而实现按键检测。该芯片内置防水和基线更新算法,可以很好地适应环境变化,从而使得耦合电容较为稳定。因此BF6911AS10是一款适用于需准确而稳定地检测按键信息的芯片。其芯片结构及功能原理框图如图1所示。

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1.2 外围硬件模块 系统以BF6911AS10电容式触摸按键控制芯片作为主控,外接6个触摸按键、RGB三色LED灯模块、5V锂电池以及带锂电池充电保护功能的充电电路。1.2.1 电源模块 电源模块包括锂电池充电电路及锂电池保护电路。充电电路采用QX4054锂电池充电管理控制芯片。该芯片内含高精度比较器、恒流控制电路、充电状态指示电路以及过充过热保护电路。QX4054具有电路集成度高、功能齐全、外接元件少、可靠性高等优点,非常适合便携式设备使用。锂电池保护电路采用DW01芯片,该芯片内置高精度的电压检测与时间延迟电路,可以避免锂电池因过度充放电、电流过大导致电池寿命缩短或电池被破坏。系统采用5V锂电池供电,由于系统整体功耗非常低,因此可保持长时间工作。当电池电压不足时,便可通过DC座插孔对电池进行充电,并配有LED作为充电指示灯。

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