电容式触摸感应按键芯片与单片机的接口应用

一．概述：
    一般的按键开关都是使用两金属触点在外力的作用下接触使电气导通,而形成的一个电气回路,以实现电流的传输.这类开关按键的特点是结构简单,价格低廉,所以在电气设备里获得广泛应用.但因为这类按键开关有机械触点,时间长了,都会有氧化,接触不良的问题,使用寿命都十分有限.

    为此,一些电气设备也有使用金属感应按键的,但这类按键仍有外露的金属部分,仍需要人体直接接触,仍然不能完全排除安全隐患和应用的局限性.

    电容式触摸感应按键是近年来迅速发展起来的一种新型按键,它可以穿透数毫米的绝缘材料,通过检测到人体感应的移动电荷,从而判断人体的手指动作来识别按键的"开"和"关",实现按键功能,完全解决了普通机械触点按键的氧化和接触不良问题,使用寿命大为提高,同时,按键面板可以是完全没有缝隙的一个平面,便于清洁甚至水洗.这在一些厨房电器(例如电磁炉,微波炉)的使用中显得非常适用.

    我们这里介绍TCH683电容式触摸感应按键芯片与单片机的接口应用,目前市场上相同功能的芯片还有不少,例如MT8810等等,电路方框图如下:

从上图中可以看出,触摸芯片外围几乎没有外接元件,仅需要接上一只谐振电容即可,按键IC输出是通过4根总线与单片机相连,TCH683输出的是BCD码,很容易与MCU总线接口连接,TCH683工作电压范围为2.2-5.5V,反映速度约为0.2s,按键最长时间限制约为15s左右,同时芯片具有一定的EMC(电磁兼容)特性,满足一般的电气要求没有问题.

下图为我公司设计生产的一款使用电容式触摸感应按键的控制主板PCB外观图.

    按键金属感应部分我们使用了螺旋弹簧式样,固定在面板上就紧贴按键面板,手指只需靠近按键周围就可获得按键值,单片机即可辩读按键状态,从而实现控制功能.

    由于这样的感应结构,也会出现一些设计上的不便,例如,按键不能过于拥挤,必须有一定的空间,一般需要相距25mm,否则会出现干扰或感应混肴,这是美中不足的地方,只适合在面板没有太多空间限制的场合.

    下图为按键板的元件面外观.