mTouch? 電容評(píng)估套件使用指南：開(kāi)啟觸摸傳感應(yīng)用新天地

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，觸摸傳感技術(shù)因其便捷性和直觀性而備受青睞。Microchip Technology 的 mTouch? 電容評(píng)估套件為工程師們提供了一個(gè)理想的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，能夠幫助大家深入探索和實(shí)現(xiàn)各種電容式觸摸感應(yīng)應(yīng)用。下面，我們就一起詳細(xì)了解這個(gè)評(píng)估套件。

文件下載：DM183026.pdf

一、套件概述

mTouch 電容評(píng)估套件旨在展示 PIC16F 和 PIC24F 微控制器平臺(tái)上電容式觸摸感應(yīng)應(yīng)用的可能性。套件包含兩個(gè)主板和四個(gè)傳感器板，為開(kāi)發(fā)傳感器和軟件提供了簡(jiǎn)單而強(qiáng)大的平臺(tái)。它通過(guò) USB、Pickit? 2 或 Pickit 串行分析儀供電和通信，并且自帶的固件支持四個(gè)傳感器板的使用。用戶還可以使用 Microchip 的 MPLAB 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境和在線串行編程（ICSP?）來(lái)替換預(yù)編程的演示固件，將其作為電容式觸摸感應(yīng)解決方案的測(cè)試平臺(tái)。

雖然由于網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題未能獲取到 mTouch 電容評(píng)估套件更多應(yīng)用場(chǎng)景的信息，但我們可以推測(cè)它在消費(fèi)電子、智能家居等領(lǐng)域會(huì)有廣泛應(yīng)用。比如在消費(fèi)電子中，可用于手機(jī)、平板電腦的觸摸屏幕；在智能家居方面，能實(shí)現(xiàn)智能開(kāi)關(guān)、觸摸式控制面板等功能。

二、操作要求與初始設(shè)置

（一）操作要求

要與評(píng)估套件進(jìn)行通信和編程，需要滿足以下硬件和軟件要求：

1. 具備 CD - ROM 驅(qū)動(dòng)器的 PC 兼容系統(tǒng)。
2. PC 上有一個(gè)可用的 USB 端口或一個(gè)帶電的 USB 集線器。
3. 操作系統(tǒng)為 Microsoft? Windows? XP SP2 或 Windows Vista（32 位）。

（二）初始設(shè)置

1. 安裝軟件：在首次將評(píng)估板連接到計(jì)算機(jī)之前，先安裝隨附 CD 中的 PC 軟件，以確保安裝了與評(píng)估板通信所需的 USB 驅(qū)動(dòng)程序。安裝過(guò)程中需接受 Microchip 軟件許可并確認(rèn)安裝目錄。
2. 連接硬件：將評(píng)估板放在計(jì)算機(jī)附近的平坦表面，檢查下方無(wú)障礙物。安裝好軟件后，使用提供的 USB 電纜（A 到 mini - B）將評(píng)估板連接到 PC 或帶電集線器的 USB 端口。對(duì)于 CSM 評(píng)估板，還需將 USB 電纜連接到 PICkit 串行分析儀，并連接到板上的連接器 J2 和 PC 的 USB 端口。連接后，系統(tǒng)托盤應(yīng)會(huì)出現(xiàn)提示信息，若未出現(xiàn)或評(píng)估板無(wú)法工作，可嘗試重新插拔 USB 電纜，若仍不行則參考“故障排除”章節(jié)。

三、演示應(yīng)用

（一）觸摸界面原理

在 PIC16F727 主板上，片上電容感應(yīng)模塊（CSM）創(chuàng)建弛張振蕩器進(jìn)行觸摸感應(yīng)，通過(guò)測(cè)量其周期或頻率來(lái)檢測(cè)觸摸。而 PIC24F 微控制器則利用片上電荷時(shí)間測(cè)量單元（CTMU）模塊，通過(guò)恒定電流源對(duì)觸摸電路充電，當(dāng)有額外電容（如手指觸摸）時(shí)，電路充電電壓會(huì)改變，從而檢測(cè)觸摸事件。

（二）觸摸靈敏度與持久性

觸摸傳感器的響應(yīng)受多種因素影響，如觸摸面積、電壓和電流水平、環(huán)境濕度、靜電積累等。演示應(yīng)用的固件在設(shè)計(jì)時(shí)已考慮了大部分因素，但用戶仍可通過(guò) PC 端應(yīng)用更改傳感器的靈敏度。此外，演示應(yīng)用設(shè)計(jì)為響應(yīng)傳感器的狀態(tài)變化事件，而非觸摸和釋放事件，持續(xù)觸摸一個(gè)或多個(gè)傳感器一段時(shí)間后可能不再響應(yīng)，移除觸摸刺激可恢復(fù)傳感器的響應(yīng)能力。

（三）各傳感器演示

1. 直接 8 鍵插件板：8 通道插件板，一鍵對(duì)應(yīng)一個(gè)通道。按下插件板上的鍵，評(píng)估板上對(duì)應(yīng)的 LED 會(huì)亮起。
2. 矩陣鍵插件板：由 12 個(gè)觸摸感應(yīng)鍵組成 4x3 矩陣，按下鍵時(shí)評(píng)估板上對(duì)應(yīng)的 LED 會(huì)亮起。
3. 2 通道和 4 通道滑塊插件板：觸摸滑塊上的任意位置，所有 LED 會(huì)以條形圖形式亮起，代表觸摸位置。手指移動(dòng)時(shí)，LED 條形圖會(huì)跟隨移動(dòng)，手指移開(kāi)后保持在最后位置。

四、mTouch? 傳感解決方案診斷工具

（一）工具簡(jiǎn)介

該工具是一個(gè)多用途應(yīng)用程序，用于查看、調(diào)整和調(diào)試評(píng)估套件預(yù)加載的演示軟件的各個(gè)方面，也可用于開(kāi)發(fā)定制應(yīng)用。

（二）使用方法

1. 啟動(dòng)工具：確保評(píng)估板連接到 PC 的 USB 端口且演示板正常運(yùn)行?？赏ㄟ^(guò)雙擊桌面上的快捷圖標(biāo)或通過(guò)“開(kāi)始”菜單啟動(dòng)。啟動(dòng)后會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)窗口：板選擇窗口和主條形圖診斷工具窗口。
2. 板選擇窗口：用于選擇要使用的 Microchip 硬件應(yīng)用和要檢查的子系統(tǒng)。對(duì)于本評(píng)估套件，可使用自定義選項(xiàng)。
3. 診斷工具窗口：顯示所選硬件和子系統(tǒng)的各個(gè)傳感器或通道的狀態(tài)。狀態(tài)欄以條形圖形式呈現(xiàn)，上方的指示燈在檢測(cè)到觸摸事件時(shí)會(huì)變亮。每個(gè)條形圖還顯示了瞬時(shí)轉(zhuǎn)換值、移動(dòng)平均值、滯后值、觸發(fā)水平等信息。
4. 全局診斷窗口設(shè)置：可通過(guò)設(shè)置對(duì)話框更改所有傳感器的全局設(shè)置，包括條形圖的最小和最大值、啟用輪詢、設(shè)置觸發(fā)和保護(hù)帶值等。還可選擇保存設(shè)置，以便在應(yīng)用程序重啟時(shí)恢復(fù)。
5. 單個(gè)傳感器顯示設(shè)置：可通過(guò)單擊條形圖打開(kāi)設(shè)置對(duì)話框，為每個(gè)傳感器通道設(shè)置保護(hù)帶和觸發(fā)水平，手動(dòng)縮放條形圖。
6. 傳感器數(shù)據(jù)繪圖和記錄：通過(guò)點(diǎn)擊“Chart R1”按鈕可開(kāi)啟數(shù)據(jù)記錄，顯示通道轉(zhuǎn)換值隨時(shí)間的繪圖。還可通過(guò)勾選“Log Data”復(fù)選框?qū)⑼ǖ罃?shù)據(jù)自動(dòng)記錄到文本文件中。

五、評(píng)估板硬件

（一）應(yīng)用功能概述

評(píng)估板由 PIC24F 微控制器管理，使用 CTMU 和 16 個(gè) A/D 輸入通道監(jiān)測(cè)觸摸界面。傳感器由精心布置的電路跡線和電容式觸摸墊組成。評(píng)估板通過(guò) USB 與 PC 通信并獲取電源，還提供 16 個(gè) LED 用于反饋觸摸事件。用戶可通過(guò) ICSP? 連接器對(duì)微控制器進(jìn)行重新編程。

（二）板組件

1. PIC24FJ128GB106 微控制器：為觸摸感應(yīng)演示應(yīng)用提供處理能力，具有 64 Kbytes 的閃存程序存儲(chǔ)器和 16 Kbytes RAM。
2. USB mini - B 插座：方便與 PC 連接，同時(shí)為評(píng)估板供電。
3. ICSP? 編程頭：提供標(biāo)準(zhǔn)的 Microchip ICD 接口，用于編程和調(diào)試應(yīng)用。
4. 電源供應(yīng)：將 +5 VDC 的 VBUS 轉(zhuǎn)換為評(píng)估板所需的 +3.3 VDC。
5. 插件傳感器 LED：16 個(gè) LED 連接到微控制器的 PORTD 和 PORTE，根據(jù)應(yīng)用需求亮起。
6. 插件接口連接器：48 針連接器，用于將不同的插件板連接到微控制器。
7. 外部插件組件：包括矩陣鍵插件板、直接鍵插件板、2 通道滑塊插件板和 4 通道滑塊插件板。

（三）插件板連接方法

1. 通過(guò) ICSP? 連接器將評(píng)估板連接到 MPLAB? ICD 編程器接口。
2. 將工作站的 USB 插座連接到評(píng)估板的連接器 J5，為評(píng)估板供電并與 PC 接口。
3. 通過(guò) J4 連接器將任意 4 個(gè)插件板連接到評(píng)估板。
4. 打開(kāi) MPLAB IDE 中的工作項(xiàng)目，根據(jù)插件板進(jìn)行相應(yīng)更改。
5. 使用 MPLAB ICD 2 接口將 Hex 文件下載到評(píng)估板。
6. 檢查插件板的工作情況，通過(guò)評(píng)估板上的 16 個(gè) LED 查看輸出。

六、故障排除

（一）演示板無(wú)響應(yīng)

檢查評(píng)估板的電源，確保 USB 連接有 +5 VDC 的 VUSB 電源。若通過(guò) USB 集線器連接，需確保集線器帶電且能為下游設(shè)備供電；若直接連接到計(jì)算機(jī)，可嘗試更換 USB 端口。

（二）觸摸傳感器靈敏度異常

檢查插件板是否連接到 Readme.txt 文件中指定的通道，同時(shí)檢查 mTouch? 傳感解決方案軟件中傳感器的條形圖設(shè)置。若使用了“Use Saved Value”選項(xiàng)，可將受影響通道的觸發(fā)點(diǎn)值更改為合適的值。

（三）評(píng)估板與診斷工具通信問(wèn)題

若 USB 主機(jī)控制器未正確枚舉評(píng)估板，可嘗試將評(píng)估板直接連接到主機(jī)計(jì)算機(jī)的 USB 端口，或斷開(kāi)并重新連接評(píng)估板。若 USB 主機(jī)控制器丟失通信通道，可斷開(kāi)評(píng)估板，等待 5 - 10 秒后重新連接。

（四）其他問(wèn)題

評(píng)估板的邊緣連接器可能會(huì)增加系統(tǒng)的寄生電容，觸摸焊點(diǎn)可能會(huì)觸發(fā)按鈕。

總之，mTouch? 電容評(píng)估套件為電子工程師提供了一個(gè)豐富而實(shí)用的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，通過(guò)深入了解其使用方法和硬件特性，工程師們能夠開(kāi)發(fā)出更加優(yōu)秀的電容式觸摸感應(yīng)應(yīng)用。你在使用這個(gè)套件的過(guò)程中遇到過(guò)哪些有趣的問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享。