找方案 | 基于Nuvoton ML56（MCU+Touch+ LCD Driver+低功耗）四合一的空气净化器控制解决方案

 

随着社会经济水平持续向前发展，人们对生活质量的需求日益提高，对自身所处的生活环境空气质量越来越关注。空气净化器又称能够吸附、分解或转化各种空气污染物（一般包括PM2.5、粉尘、花粉、异味、甲醛之类的装修污染、细菌、过敏原等），有效提高空气清洁度的产品。针对有老人、儿童，孕 妇、新生儿的居所场所，使用空气净化器能有效的过滤细菌、颗粒物、PM2.5等杂质，让空气更符合健康需求。

 

品佳集团一直致力于健康家居产品的设计和推广，本方案基于Nuvoton ML56空气净化器控制解决方案，ML56 低功耗系列集成电容式触控按键与驱动液晶显示器 (LCD) 之增强型 1T 8051 内核微控制器，内建 64 KB Flash 内存、以及 4 KB SRAM，正常运行模式典型功耗可达 100 µA/MHz，休眠模式下LCD保持显示可低至 2 µA，可以单芯片完成空气净化器的产品设计需求。

 

一、触摸硬件设计

1、Ref 参考焊盘

建议采用TK7或者TK14作为参考焊盘，焊盘尺寸采用1mm圆形，如放置bottom面GND网格中，需要过孔到shielding网格中间，让Shielding electrode 包覆（间距0.5mm）。

 

2、Shielding屏蔽电极

为了更好的灵敏度和防水性能，建议在时钟输出针处(P3.2 / P4.6 / P5.7)选择屏蔽电极通道。

触摸按键周围设计屏蔽电极，6 mil trace and 50 mil grid(12 % filling)，shielding屏蔽电极与键间距至少0.5mm。如采用弹簧垫，建议弹簧内圈shielding不要铺铜，参考如下

 

3、触摸按键

为了提高传感器的灵敏度，建议使用10 × 10毫米的电极面积。

 

详细的PCB Layout设计指导如下。

 

二、触摸软件设计

1、打开触摸例程，NK_ML56SD或者Template都可以，选择所需TK通道和UART脚位 。

 

2、打开NuSenadj.exe。点击COM口，再连接上UART。再按如下步骤操作。

 

5、查看按键柱状图效果不错的时候，再返回去设置校验值，此时至少需要重复三次校验后，再点击Export生成校验文件TK_Data.C 

 

6、打开刚才的那个工程，将TK_Data.C加载进去，并将校准参数定位为绝对内存地址EE80h。完成这些步骤后，就可以直接调用TK函数进行操作了。后续如果变更结构，或者触摸效果不佳时，需要重复进行校验并生成校验文件替换下即可。

 

7、程序上操作

 

►场景应用图

 

►产品实体图

 

►展示板照片

 

►方案方块图

 

►核心技术优势

目前ML51系列产品包括ML51(低功耗)、ML54(低功耗+LCD)和ML56（低功耗+LCD+Touch）等三个系列组成，ML51产品芯片支持Flash从16KB到64KB，封装从MSOP10到LQFP64，全系列产品底层驱动完成一致，所以设计中很方便从ML51切换ML54/ML56，代码无需变更，只需添加新增的功能即可。现在ML56产品已经广泛应用于家电人机、温控器、空气净化器、净水器等多个行业，并有大量量产客户。

1、 ML51（ML51、ML54、ML56）全系列产品代码上下兼容，方便移植；

2、 通过IEC/UL 60730-1 Class B STL认证；

3、 出色的防水防潮触摸功能、抗干扰功能、超低功耗技术；

4、 ML56产品集成触摸、LCD Driver和MCU功能，单芯片方案可以缩短软件开发时间和设计成本；

5、 提供免费触摸库和Nusenadj上位机软件，触摸参数调试全部通过上位机自动校验；

6、 正常运行模式功耗 100 µA/ MHz，掉电模式功耗低至 1.2 µA

 

►方案规格

CPU：

 全静态 8 位 1T 8051 内核 CMOS 微控制器；

 4 级优先级中断配置；

 双数据指针 (DPTRs)；

 

工作条件：

 宽电压工作范围 1.8V 至 3.6V；

 宽工作频率最高至 24 MHz；

 工业级工作温度 -40 °C 至 +105 °C；

 

低功耗特性：

 正常运行模式典型功耗 100 µA/ MHz

 低功耗运行模式典型功耗 19 µA

 低功耗空闲模式功耗 17 µA

 掉电模式典型功耗小于 1.2 µA

 掉电模式下唤醒时间为 10 µs (HIRC 运行)

 

内存：

 64K 字节 APROM

 可配置 4K/3K/2K/1K 字节 LDROM

 4K 字节片上辅助 RAM(XRAM)和256 字节片上 RAM

 

时钟源：

 24MHz 高速内部振荡器 (HIRC) ± 1 % 精度等级 (25 °C, 3.3 V) 

 38.4 kHz 低速内部振荡器 (LIRC) ± 1 % 精度等级 (25 °C, 3.3 V) 

 外置 4～24MHz(HXT) 

 外置 32.768 kHz (LXT)

 

外设：

 多达 55 个GPIO，支持8 通道 GPIO 中断，并且 55 个 GPIO 均可配置为管脚中断输入脚；

 两组 16 位定时/计数器 ；

 两组全双工串口；

 两组智能卡接口支持 ISO7816-3，可以配置成全双工 UART 模式；

 两组 SPI 端口支持主机和从机模式，传输速率高达 6 Mbps；

 两组 I²C 总线支持主机和从机模式，数据传输率高达 400  kpbs；

 6 组，12 通道PWM，高达 16 位分辨率

 两组比较器支持迟滞功能

 多达14通道12 位 ADC，转换速率高达 500  Ksps；

 

LCD 驱动：

 支持内部 VLCD 可调电荷泵模式；

 支持 Type-A 以及 Type-B 动态驱动波型；

 支持内部电阻分压以及外挂电容；

 提供 1/2, 1/3, 1/4 三种偏压可选择；

 4 COM x 32 SEG, 6 COM x 30 SEG, 8 COM x 28 SEG；

 

触控按键：

 支持多达 14 信道触控按键；

 支持每一通道可独立调节灵敏度；

 支持按键、滚轮、滑条设计；

 

强效抗ESD和EFT能力：

 ESD HBM 通过 7 kV；

 EFT > ± 4.4 kV；

 闩锁测试通过 150 mA；

 

封装支持：

 LQFP44/LQFP48/LQFP64