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MSP430 电容接触转轮和LED PWM 输出规划

简介电容触摸技术作为一种实用、时尚的人机交互方式,已经被广泛的应用到各种电子产品,小到电灯开关,大到平板电脑、触摸桌等。随之而来的是考验产品

简介

电容接触技能作为一种有用、时髦的人机交互办法,现已被广泛的运用到各种电子产品,小到电灯开关,大到平板电脑、接触桌等。随之而来的是检测产品规划者怎么发挥才智,在把产品用户界面规划得便利简练的一起,又能出现产品艳丽的外观,然后带来杰出的用户体会。

LED 显现由于界面友爱,能够实时反映接触的方位信息,在电容接触产品规划中得到广泛运用。本规划正是运用了很多的LED 来完结呼吸灯、轨道灯的特效,能够为例如灯火、音量、温度等带有调理功用的产品供给规划参阅。

德州仪器的MSP430 系列单片机以低功耗和外设模块的丰富性而著称,而针对电容接触运用,MSP430 的PIN RO 电容接触检测办法支撑IO 口直接衔接检测电极,不需求任何外围器材,极大的简化了电路规划,而本规划文档中运用的MSP430G2XX5 更支撑多达 32 个IO 口,可驱动24 个以上的LED 灯,到达抱负的显现作用。

1. 电容接触转轮完结计划

MSP430 电容接触转轮计划经过4 个IO 口完结4 个通道的电容检测,合作特别的电极图形,就可完结转轮的规划。

1.1 电容接触完结原理

MSP430 依据类型的不同支撑多种电容接触检测办法,有RC 震动、比较器、PIN RO,本规划运用的是PIN Relaxation Oscillator 办法,原理如图1,芯片管脚内部检测电路由施密特触发器、反向器,以及一个电阻组成,震动信号经过施密特触发器变成脉冲信号,再经过反向器反应回RC 电路,经过Timer_A对施密特触发器的输出进行记数,再经过设置丈量窗口Gate 取得记数的成果。当手指接触电极,电极上的C 发生改动,导致震动频率改动,这样在定长的丈量窗口就能取得不同的记数成果,一旦差值超越门限,结合必定的滤波算法判别就能够触发接触事情。

图 1 PIN RO 原理图

1.2 转轮算法

将4 个按键电极依照图2 锯齿状穿插就形成了一个转轮的电极,转轮的巨细依据产品规划的需求可进行恰当的缩放,图 2 的图形规划合适30mm 左右直径的转轮。

图 2 转轮电极规划

当用户在转轮上操作的时分,在手指对应方位的电极会取得最高的信号值,手指接近的通道会有相对高的信号值,离手指最远的通道检测到的信号值最小,如图 3 所示:

图 3 手指接触时不同电极上丈量到的信号值

这时能够运用不同通道上信号值的不同核算出手指在转轮或滑条上的方位。方位核算进程如下:

a. 用排序办法找出4 个电极中信号最大的电极

index = Dominant_Element(groupOfElements, measCnt[0]);

b. 将找到的这个电极的信号加上相邻电极的信号

position = measCnt[index] + measCnt[index+1] + measCnt[index-1];

相加后的成果假如大于门限,就认为有接触事情发生,持续后续的方位核算。把前后信号相加的原因是手指在操作的进程中有或许处于两个电极中心,这样两个电极上得到的信号都不会很高,需求把信号相加才能够与门限做比较。

c. 核算方位坐标时先依据筛选出的index 值得到一个大约的方位,再依据index 的相邻电极信号强度进行批改,得到最终的坐标值

position = index*(groupOfElements->points/groupOfElements->numElements);

position += (groupOfElements->points/groupOfElements->numElements)/2;

position += (measCnt[index+1]*(groupOfElements->points/groupOfElements->numElements))/100;

position -= (measCnt[index-1]*(groupOfElements->points/groupOfElements->numElements))/100;

d. 针对index 为0 或许3 的状况代码需求别的处理,不过核算办法和上述是共同的。

这儿转轮的分辨率,即转轮一圈分为多少个段是依据points 设定的,假定用户只需求区别24 个方位,就能够设points 为24,当然也能够设为64,128,乃至更高,这取决于转轮的巨细,电极图形的规划以及电极的多少,例如需求相似1024 这种高精度,需求添加电极数从4 个到8 个或许更多。

2. LED PWM 驱动计划完结

要完结LED 呼吸的作用,就要求LED 进行PWM 调光,而要完结轨道灯的作用,每一路LED有必要是独立的PWM 操控。

本运用由于运用了24 个LED 灯,需求24 路的PWM 输出操控,MSP430G2955 有32 个IO口,经过IO 口合作TIMER 定时器,满足支撑24 路的软件PWM 输出。

3. 规划实例

本实例选用德州仪器MSP430G2955 ,经过6 个IO 完结电容接触检测,24 个IO 驱动24路LED,并预留了通讯口。规划实例如图 4

图 4 实例演示图

3.1 电路规划

原理图规划如图 4, MCU 经过一个5V 转3.3V 的LDO 给VCC 供电,运用LDO 的意图是为了确保电源的安稳,让接触电路在检测信号时不会由于电源的噪声发生过大的信号误差。电极上串的电阻作为ESD 维护器材,假如在产品结构规划合理的状况下能够省去。电路中预留了UART 口与主控体系通讯。

图 5 MCU 电路

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