現(xiàn)代智能化的觸摸傳感產(chǎn)品解決方案解析

1、監(jiān)理英才網(wǎng)談到觸摸感應(yīng)，無論是在 MCI還是在傳感器市場上，都是增長最快的份額之一。電容式的感應(yīng)產(chǎn)品正在以非?？斓乃俣冗M入觸摸感應(yīng)的整體技術(shù)市場。據(jù)預(yù)測顯示,2011年的單年觸摸感應(yīng)半導(dǎo)體需求將達到30億美元。到2011年僅手機應(yīng)用中的觸摸感應(yīng)份額將增長到 4億件。這是一個非?？捎^的數(shù)字。電容式觸摸感應(yīng)應(yīng)用最廣的是電阻式的觸摸感應(yīng)方案，但是電容式的觸摸感應(yīng)方案擁有增長最第一,快的份額。電容式觸摸感應(yīng)方案之所以是增長最快的方案的原因有一下幾點: 在各種各樣的便攜式設(shè)備中，觸摸感應(yīng)的方案的應(yīng)用會越來越廣；第二，隨著制造成本的降低，電容式的方案會越來越多，電容式的方案的

2、可制造性也會越來越強,體現(xiàn)在無論是工業(yè)應(yīng)用還是便攜式產(chǎn)品的應(yīng)用;第三，由IPOD效應(yīng)引發(fā)的其他供應(yīng)商大量跟進電容式觸摸感應(yīng)方案。硬件方案和軟件方案觸摸感應(yīng)的方案一般用在觸摸面板、觸摸按鍵、觸摸屏這類方面。醫(yī)療設(shè)備、 工廠自動化、家用電器、汽車、手持通信設(shè)備、電腦外設(shè)等等都是飛思卡爾觸摸感 應(yīng)方案包括專用芯片和軟件方案適用的領(lǐng)域。硬件方案在選用芯片時，可以針對不用領(lǐng)域進行選擇，比如消費級、工業(yè)級和汽車級的 芯片等。飛思卡爾的芯片硬件方案主要有MPR121性能較高，1.71V至3.6V、12個電極,鍵盤、I2C、3mmx3mm20QFN裝; MPR031 小型方案，1.71V 至 2.75V、2

3、或 3 個電 極，鍵盤、I2C、2mmx2mm8UDFN裝；MPR083/084:基于 MCU 1.8V 至 3.6V、8 個 電極，轉(zhuǎn)輪和鍵盤、I2C, 5mmx5mm16QFNMC33941電場感應(yīng)產(chǎn)品。MP R121是飛思卡爾較新的專用的觸摸傳感器。它的明顯優(yōu)勢是功耗比較低，可以到29卩A,低電源電流為便攜式應(yīng)用提供強大的低功耗優(yōu)勢。達12個電極的檢測，每個電極和獨立設(shè)置，也可以把12個電極在內(nèi)部連接起來合成一個虛擬電極，進行接近檢測，比如可以把手機拿起來貼近自己的臉。它可以同時具備按鍵檢測和接近檢測，工作電壓在1.71V 至 3.6V，具有在 MPR031基礎(chǔ)之上第二代優(yōu)化的內(nèi)部算法，

4、有獨立的自動算法和獨立校準和自動配置功能。使用 起來非常簡單，只需要一個外部元器件，一個濾波電容就可以工作了。不需要加其他的元器件就可以工作，使用方便簡單。作為飛思卡爾觸電容式摸傳感器芯片第二代產(chǎn)品MP R121有智能、靈活、低功耗的優(yōu)點，有獨立的校準功能，可以簡化觸摸應(yīng)用設(shè)計。隨著采樣率的降低，功耗 也可進一步降低。智能方面表現(xiàn)在可以對產(chǎn)品自動校驗維護。靈活性表現(xiàn)在用戶使用上功能都是自動實現(xiàn)的，不需要設(shè)置，會根據(jù)電極的變化自動調(diào)整，比如環(huán)境溫 度濕度變化時，并且走線簡單，使用起來方便靈活。MPR12特性有：支持多達 12個觸摸電極，1.71V至3.6V的工作電壓，29卩A的平均電源電流。在

5、64ms的響應(yīng)時間內(nèi)對所有 12個電極進行監(jiān)控。對每個電極進行連續(xù)的獨立自動校準，每個電極有各自的觸摸和釋放跳變閾值，可提供回差以及IRQ輸出的I2C接各電極的獨立性?？沈?qū)動多達8個LED,或8個任意組合的邏輯I/O。具有3卩A的最大關(guān)斷電流。帶有終端口，可通知主機，比如有按鍵等，帶有口，可提示電極狀態(tài)的變化3mm 3mm 0.6mm20腳QFN封裝，-40C到+85C的工業(yè)級工作溫度范圍。與此同時，MPR121還有配套的SensorToolbox開發(fā)工具，如圖 2所示。包括MP R121評估和開發(fā)板（一組四塊板）；基于經(jīng)過驗證的KIT MP R03x評估板；無鉛封裝的DIP轉(zhuǎn)換器；一組帶有標

6、準電極連接器的電極樣本。套件中還有評估軟件和下 載。軟件方案可以靈活應(yīng)用，因為軟件方案并不針對某一個特定的芯片，可以選用 任一個MCU只要是MCI適合這個應(yīng)用，那這個軟件方案就可以適合這個應(yīng)用，所 以是非常靈活的。觸摸感應(yīng)軟件套件特征有：1.8V至5.5V , 64個電極，鍵盤、滑條、轉(zhuǎn)輪、矩陣與觸摸板、I2C、 LIN、CAN SPI、USB所有的S08封裝選項。目前使用的是觸摸感應(yīng)軟件版本1.0，還會推出觸摸感應(yīng)軟件版本2.0 , 3.0 ,4.0。還陸續(xù)會推出薄膜概念方案、電感式概念方案、電阻式觸摸屏方案、多點觸摸概念方案等。由于是用MCL實現(xiàn)檢測的，所以 MCU勺其他功能就能得到充分使

7、用，并與感應(yīng)檢測同時協(xié)同工作，比如外部的LCD驅(qū)動、LED驅(qū)動、其他的外設(shè)，比如蜂鳴器、ADC和其他的傳感器，都可以同時用來工作。飛思卡爾觸摸軟件感應(yīng)套件可將任何8位S08MCI用作觸摸傳感器。TSS(TouchSensingSoftware )能簡化用戶對接口的設(shè)計，讓客戶能夠在10分鐘內(nèi)從零開始，開發(fā)出一個應(yīng)用。TSS能夠讓用戶界面獲得提升，可避免機械損耗和破壞的影響，增加產(chǎn)品的使用壽命，而且還讓設(shè)計人員獲得更大的靈活性，因為他們可以隨意選擇使用任意一款的飛思卡爾MCUTSS是免費的軟件，帶有低成本的開發(fā)工具,允許設(shè)計人員針對其應(yīng)用選擇最佳的MCI器件，并為他們多節(jié)省一個傳感器 IC的成本

8、。觸摸感應(yīng)軟件套件解決方案的具體實現(xiàn)結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。可以選擇不同的鍵盤類型、鍵盤數(shù)量和不同的MCU若MCU勺引腳有多余就可以利用來做電極。主要是用到MCU勺內(nèi)部的一些運算，用軟件的方法實現(xiàn)檢測，主要結(jié)構(gòu)在軟件 算法，包括按鍵矩陣、轉(zhuǎn)輪、滑條、鍵盤，有各種各樣不同的算法來實現(xiàn)不同的按 鍵類型檢測。軟件界面更加炫目，能以較低功耗實現(xiàn)接口方案。軟件的解決方案面 監(jiān)理英才網(wǎng)向應(yīng)用，所以對 API的接口設(shè)計充分，用戶可以簡單地應(yīng)用到這些軟件方案，與庫文件進行接口。在方案中，考慮到各種按鍵的使用中情況，包括噪聲抑制的算法,有內(nèi)部的優(yōu)化的緩存結(jié)構(gòu)，支持64個電極任意排列的組合。 可以在運行的同時開啟或關(guān)閉任一個按鍵，并有自動重復(fù)等自