本帖最后由 东撒撒 于 2017-3-22 17:27 编辑
一、摘要 CH554系列内置USB全速主从控制器和电容式触摸检测通道，可用于各种USB主机和设备应用；6通道触摸信号输入定时自动采样，最多支持互电容方式15个触摸按键，电容测量范围5pF-150pF，本文档主要关注触摸使用时的检测电路、触摸PCB画法和绝缘体选择等几个方面。 二、总体概述 电容式开关主要是由2片相邻的电路极板构成，根据物理原理，2片极板之间会产生电容。如果手指等导体靠近这些极板，通道固有的电容会和手指与PCB产生的电容耦合。将手指置于触摸按键上时，电容量会升高；移开手指，电容量则会降低，通过测量电容量就可以判断手指的碰触。所以触摸按键使用关键点是电路构成，绝缘介质选择和软件处理。
触摸按键固有电容 手指的耦合电容
PCB固有电容主要包含2个部分，寄生电容和感应电容；寄生电容一般是由于PCB走线或者与其他器件之间相互关系产生的电容，一般是比较大的；感应电容是触摸按键PCB画图产生的电容（2pF~20pF）；理论上应该尽量减小寄生电容，否则电容量超出测量范围，会导致无**常使用触摸按键，如何减小寄生电容在下文会提到。
(1)、检测模式：自电容和互电容方式 以CH554评估板画法为例； 自电容方式，通道对GND电容：
互电容方式，通道对通道电容：
PCB按键直连检测通道，无须添加其他器件，外围电路简单。原理图按照普通按键画法就可以，主要是PCB画图不同，原理图如下：
(2)、开关灵敏度影响因素 ·尺寸、形状和在PCB上的开关放置位置。 ·连接在PCB和使用者手指之间的材料。 ·连接到开关与MCU之间连线参数。
上述这些条件，对触摸式感应开关的灵敏度都有直接的影响，因此必须正确设计感应开关。 （3）、触摸感应开关的PCB图形 下图给出了触摸感应开关的12种PCB设计图形。这些感应开关具有不同的形状与尺寸，我们将其排列成三列（A~C）、四行（1~4），其中A列与C列的尺寸是20mmX20mm,B列的尺寸是15mmX15mm。
注：数据来自网络，只是为了说明不同PCB对触摸按键电容的影响和大小对应关系，数值不做参考。
在设计触摸感应电容时需要考虑两个主要因素，一个是感应电容的尺寸，另一个是其形状，当然与触摸开关上面覆盖的绝缘材料特性与厚度也有关系。 （4）、不同材料的影响
在许多产品中，PCB上的开关不能直接被使用者触摸到。从美观与对电路板的保护角度考虑，通常在PCB与使用者之间会隔着一层塑料或玻璃制品。 下表给出了在感应开关与使用手指之间采用不同材料、不同厚度对感应电容影响的百分比。 ·开关PCB图形的设计，可以直接参考CH554评估板原理图。 ·PCB与手指间的感应电容改变大小与使用材料薄厚有关。 ·材料介质常数会直接影响触摸按键的感应电容。 ·控制开关与其他电容之间的电容值，例如，走线或其他电容，在静态或动态时，使得MCU能直接检测到电容量的改变。 （5）、走线长度 另外一个重要因素是连接在触摸开关与MCU之间走线的长度对开关的影响作用。 走线越长对开关的寄生电容效用越明显，过大的寄生电容会使开关不能正常工作。如果寄生电容太大，当手指与触摸开关接触时，过大的寄生电容使MCU不能检测到开关状态的变化。通常，根据不同的开关图形与所用的材料不同，触摸开关感应电容一般在2~20PF。 在设计触摸感应开关系统时，一个比较安全的准则是感应电容量改变0.5%时，MCU能检测到。
（6）、供电电压VDD的影响 确保芯片供电稳定。 (7)、触摸感应开关设计 ·触摸感应盘（即触摸感应电极）的面积越大，灵敏度越高，面积大小决定了最高灵敏度。为了保证足够的灵敏度，触摸盘建议一般设计为10mm*10mm以上。 ·介质材料及厚度：介质的厚度越薄，灵敏度越高，介质材料的介质常量，空气最低，标准玻璃最高。 ·PCB板触摸盘正面、背面不铺地，灵敏度有较大幅度提升，但同时降低了抗干扰能力。一般建议在保证灵敏度的情况下触摸盘周围铺地，以提高抗干扰能力。 ·尽量保证各触摸走线长度一致。 ·感应走线与铺地的距离d1至少保持1mm以上，感应走线与感应走线之间的间距保持在1mm以上，感应走线尽量避免与其它感应走线平行，防止触摸之间相互干扰。
·触摸盘与触摸盘边距保证在5mm以上。
三、硬件设计
CH554触摸键盘扫描驱动电路，硬件如下图：
CH554提供更小10脚贴片封装（MSOP10）
CH554是增强型51内核的全速(12Mbps)USB单片机，内置晶振，芯片外围也足够简洁。
芯片资源如下图：
四、软件设计 软件主要包括以下方面：
(1)、触摸功能开启
(2)、中断或查询按键检测
五、可拓展功能 六、应用场合
应用于各种消费电子触摸产品，如智能家居灯光控制开关，台灯控制开关等。
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