电容式 mTouch™ 传感解决方案：革新触摸交互体验

一、触摸传感的崛起

在当今科技飞速发展的时代，触摸传感正迅速成为传统按钮开关用户界面的有力替代方案。它无需机械运动，能够实现完全密封且外观现代的设计。触摸传感的应用范围也不再局限于消费市场，在医疗、工业和汽车等领域也逐渐崭露头角，这主要得益于其美观性的提升、维护成本的降低以及总体成本的下降。

文件下载：AC103003.pdf

二、电容式 mTouch™ 解决方案原理

工作原理

电容式触摸传感器是在印刷电路板表面创建的铜焊盘区域，它会产生一个对地的寄生电容。当人触摸传感器或其覆盖物（如塑料、玻璃等）时，手指会引入额外的玻璃 - 手指 - 地电容，该电容与寄生电容并联。根据电容并联的特性，手指靠近焊盘会增加总电容，这种电容变化就是检测触摸的依据。同时，微控制器不仅能够执行电容感应，还能进行决策、响应动作以及处理与系统相关的其他任务。

电容触摸的实现

以单个电容触摸按键为例，它可以作为开/关、打开/关闭按钮或其他单动作用户界面使用，还能充当接近传感器，检测手靠近传感器的动作。这不仅可以降低待机功耗，还能在无需触摸的情况下触发动作，如点亮显示屏。其原理图非常简单，使用了 PIC10F204/6 MCU、二极管、电容和电阻。并且，基于微控制器的电容触摸解决方案还可用于驱动 LED、蜂鸣器，或与主处理器及系统的其他部分进行通信，相关的原理图软件可在 AN1202：Capacitive Sensing with PIC10F 中获取。

三、开发板使用指南

连接与指示

使用时，将 USB 电缆连接到开发板以供电，LED 会亮起以显示触摸或手指检测情况。

灵敏度设置

跳线 J2 可设置两种灵敏度级别：左侧为接近传感器的高灵敏度模式，右侧为按键的低灵敏度模式。需要注意的是，扫描速率不变，因此两种模式下的功耗相同。

电流测量与自动校准

通过跳线 J4 连接可以轻松测量电流。若用户将手指放在传感器上几秒钟，MCU 会重新校准按键的灵敏度，这种自动校准功能还能应对温度或湿度变化以及“按键卡住”的情况。

四、解决方案的灵活性

重新编程

MCU 可以使用 PICkit™ 2/MPLAB® ICD 2 连接器进行重新编程。由于可以访问源代码，因此很容易更改一些值或参数以满足特定应用需求。

灵敏度与功耗调整

灵敏度可以根据感应焊盘的大小和覆盖材料轻松调整。通过降低扫描速率，让 MCU 尽可能处于睡眠模式，还能降低功耗。此外，自动校准功能可以根据应用需求禁用，或者调整其速度。

五、相关资料与资源

技术文档

Microchip 提供了一系列技术文档，如 AN1101 介绍电容传感，AN1102 给出电容传感的布局和物理设计指南，AN1103 涉及电容传感的软件处理等。

网络研讨会

还有关于 mTouch™ 电容式触摸传感的介绍以及电容式 mTouch™ 传感解决方案的设计指南等网络研讨会可供学习。

硬件解决方案

Microchip 提供了多种硬件解决方案，从使用超小且经济高效的 PIC10F 的基本单按钮设计，到外围丰富的中程和 PIC24FJ MCU 系列，最多可支持 64 个按键的 8 位或 16 位微控制器解决方案。

开发工具

部件编号	开发工具	描述
DM164125	PICDEM™ Touch Sense 1 Development Kit	向用户介绍 Microchip 的 8 位电容式 mTouch™ 传感解决方案，包含按键和滑块、带 S/R 锁存模块的 8 位 PIC16F 微控制器以及 PICkit™ 串行分析仪。
DM164128	PICDEM™ Touch Sense 2 Development Kit	介绍 Microchip 的充电时间测量单元 (CTMU) 电容式 mTouch™ 传感解决方案，使用带 CTMU 的 16 位 PIC24F 系列演示触摸传感技术。
DM240011	PIC24F Starter Kit	包含开始设计触摸传感应用所需的一切，具有多个演示，包括带 CTMU 的电容式触摸传感，还集成了在线调试器和编程器、USB 设备和主机连接器、三色 LED、电容式触摸板和 OLED 显示屏。

对于电子工程师而言，电容式 mTouch™ 传感解决方案提供了一个灵活、高效且易于使用的平台，能够满足不同应用场景的需求。大家在实际应用中，是否遇到过电容触摸传感的一些特殊问题呢？欢迎在评论区分享交流。