mTouch™ 电容评估套件使用指南：开启触摸传感应用新天地

在电子设计领域，触摸传感技术因其便捷性和直观性而备受青睐。Microchip Technology 的 mTouch™ 电容评估套件为工程师们提供了一个理想的开发平台，能够帮助大家深入探索和实现各种电容式触摸感应应用。下面，我们就一起详细了解这个评估套件。

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一、套件概述

mTouch 电容评估套件旨在展示 PIC16F 和 PIC24F 微控制器平台上电容式触摸感应应用的可能性。套件包含两个主板和四个传感器板，为开发传感器和软件提供了简单而强大的平台。它通过 USB、Pickit™ 2 或 Pickit 串行分析仪供电和通信，并且自带的固件支持四个传感器板的使用。用户还可以使用 Microchip 的 MPLAB 集成开发环境和在线串行编程（ICSP™）来替换预编程的演示固件，将其作为电容式触摸感应解决方案的测试平台。

虽然由于网络问题未能获取到 mTouch 电容评估套件更多应用场景的信息，但我们可以推测它在消费电子、智能家居等领域会有广泛应用。比如在消费电子中，可用于手机、平板电脑的触摸屏幕；在智能家居方面，能实现智能开关、触摸式控制面板等功能。

二、操作要求与初始设置

（一）操作要求

要与评估套件进行通信和编程，需要满足以下硬件和软件要求：

1. 具备 CD - ROM 驱动器的 PC 兼容系统。
2. PC 上有一个可用的 USB 端口或一个带电的 USB 集线器。
3. 操作系统为 Microsoft® Windows® XP SP2 或 Windows Vista（32 位）。

（二）初始设置

1. 安装软件：在首次将评估板连接到计算机之前，先安装随附 CD 中的 PC 软件，以确保安装了与评估板通信所需的 USB 驱动程序。安装过程中需接受 Microchip 软件许可并确认安装目录。
2. 连接硬件：将评估板放在计算机附近的平坦表面，检查下方无障碍物。安装好软件后，使用提供的 USB 电缆（A 到 mini - B）将评估板连接到 PC 或带电集线器的 USB 端口。对于 CSM 评估板，还需将 USB 电缆连接到 PICkit 串行分析仪，并连接到板上的连接器 J2 和 PC 的 USB 端口。连接后，系统托盘应会出现提示信息，若未出现或评估板无法工作，可尝试重新插拔 USB 电缆，若仍不行则参考“故障排除”章节。

三、演示应用

（一）触摸界面原理

在 PIC16F727 主板上，片上电容感应模块（CSM）创建弛张振荡器进行触摸感应，通过测量其周期或频率来检测触摸。而 PIC24F 微控制器则利用片上电荷时间测量单元（CTMU）模块，通过恒定电流源对触摸电路充电，当有额外电容（如手指触摸）时，电路充电电压会改变，从而检测触摸事件。

（二）触摸灵敏度与持久性

触摸传感器的响应受多种因素影响，如触摸面积、电压和电流水平、环境湿度、静电积累等。演示应用的固件在设计时已考虑了大部分因素，但用户仍可通过 PC 端应用更改传感器的灵敏度。此外，演示应用设计为响应传感器的状态变化事件，而非触摸和释放事件，持续触摸一个或多个传感器一段时间后可能不再响应，移除触摸刺激可恢复传感器的响应能力。

（三）各传感器演示

1. 直接 8 键插件板：8 通道插件板，一键对应一个通道。按下插件板上的键，评估板上对应的 LED 会亮起。
2. 矩阵键插件板：由 12 个触摸感应键组成 4x3 矩阵，按下键时评估板上对应的 LED 会亮起。
3. 2 通道和 4 通道滑块插件板：触摸滑块上的任意位置，所有 LED 会以条形图形式亮起，代表触摸位置。手指移动时，LED 条形图会跟随移动，手指移开后保持在最后位置。

四、mTouch™ 传感解决方案诊断工具

（一）工具简介

该工具是一个多用途应用程序，用于查看、调整和调试评估套件预加载的演示软件的各个方面，也可用于开发定制应用。

（二）使用方法

1. 启动工具：确保评估板连接到 PC 的 USB 端口且演示板正常运行。可通过双击桌面上的快捷图标或通过“开始”菜单启动。启动后会出现两个窗口：板选择窗口和主条形图诊断工具窗口。
2. 板选择窗口：用于选择要使用的 Microchip 硬件应用和要检查的子系统。对于本评估套件，可使用自定义选项。
3. 诊断工具窗口：显示所选硬件和子系统的各个传感器或通道的状态。状态栏以条形图形式呈现，上方的指示灯在检测到触摸事件时会变亮。每个条形图还显示了瞬时转换值、移动平均值、滞后值、触发水平等信息。
4. 全局诊断窗口设置：可通过设置对话框更改所有传感器的全局设置，包括条形图的最小和最大值、启用轮询、设置触发和保护带值等。还可选择保存设置，以便在应用程序重启时恢复。
5. 单个传感器显示设置：可通过单击条形图打开设置对话框，为每个传感器通道设置保护带和触发水平，手动缩放条形图。
6. 传感器数据绘图和记录：通过点击“Chart R1”按钮可开启数据记录，显示通道转换值随时间的绘图。还可通过勾选“Log Data”复选框将通道数据自动记录到文本文件中。

五、评估板硬件

（一）应用功能概述

评估板由 PIC24F 微控制器管理，使用 CTMU 和 16 个 A/D 输入通道监测触摸界面。传感器由精心布置的电路迹线和电容式触摸垫组成。评估板通过 USB 与 PC 通信并获取电源，还提供 16 个 LED 用于反馈触摸事件。用户可通过 ICSP™ 连接器对微控制器进行重新编程。

（二）板组件

1. PIC24FJ128GB106 微控制器：为触摸感应演示应用提供处理能力，具有 64 Kbytes 的闪存程序存储器和 16 Kbytes RAM。
2. USB mini - B 插座：方便与 PC 连接，同时为评估板供电。
3. ICSP™ 编程头：提供标准的 Microchip ICD 接口，用于编程和调试应用。
4. 电源供应：将 +5 VDC 的 VBUS 转换为评估板所需的 +3.3 VDC。
5. 插件传感器 LED：16 个 LED 连接到微控制器的 PORTD 和 PORTE，根据应用需求亮起。
6. 插件接口连接器：48 针连接器，用于将不同的插件板连接到微控制器。
7. 外部插件组件：包括矩阵键插件板、直接键插件板、2 通道滑块插件板和 4 通道滑块插件板。

（三）插件板连接方法

1. 通过 ICSP™ 连接器将评估板连接到 MPLAB® ICD 编程器接口。
2. 将工作站的 USB 插座连接到评估板的连接器 J5，为评估板供电并与 PC 接口。
3. 通过 J4 连接器将任意 4 个插件板连接到评估板。
4. 打开 MPLAB IDE 中的工作项目，根据插件板进行相应更改。
5. 使用 MPLAB ICD 2 接口将 Hex 文件下载到评估板。
6. 检查插件板的工作情况，通过评估板上的 16 个 LED 查看输出。

六、故障排除

（一）演示板无响应

检查评估板的电源，确保 USB 连接有 +5 VDC 的 VUSB 电源。若通过 USB 集线器连接，需确保集线器带电且能为下游设备供电；若直接连接到计算机，可尝试更换 USB 端口。

（二）触摸传感器灵敏度异常

检查插件板是否连接到 Readme.txt 文件中指定的通道，同时检查 mTouch™ 传感解决方案软件中传感器的条形图设置。若使用了“Use Saved Value”选项，可将受影响通道的触发点值更改为合适的值。

（三）评估板与诊断工具通信问题

若 USB 主机控制器未正确枚举评估板，可尝试将评估板直接连接到主机计算机的 USB 端口，或断开并重新连接评估板。若 USB 主机控制器丢失通信通道，可断开评估板，等待 5 - 10 秒后重新连接。

（四）其他问题

评估板的边缘连接器可能会增加系统的寄生电容，触摸焊点可能会触发按钮。

总之，mTouch™ 电容评估套件为电子工程师提供了一个丰富而实用的开发平台，通过深入了解其使用方法和硬件特性，工程师们能够开发出更加优秀的电容式触摸感应应用。你在使用这个套件的过程中遇到过哪些有趣的问题呢？欢迎在评论区分享。