B電容感應(yīng)式觸摸按鍵方案在電磁爐中的應(yīng)用

B電容感應(yīng)式觸摸按鍵方案在電磁爐中的應(yīng)用電阻，物質(zhì)對(duì)電流的阻礙作用就叫該物質(zhì)的電阻。電阻小的物質(zhì)稱為電導(dǎo)體，簡稱導(dǎo)體。電阻大的物質(zhì)稱為電絕緣體，簡稱絕緣體。電阻，物質(zhì)對(duì)電流的阻礙作用就叫該物質(zhì)的電阻。電阻小的物質(zhì)稱為電導(dǎo)體，簡稱導(dǎo)體。電阻大的物質(zhì)稱為電絕緣體，簡稱絕緣體。式觸摸按鍵，B電容式觸摸按鍵不僅耐用，造價(jià)低廉，機(jī)構(gòu)簡單易于安裝，防水防污，而且還能提供如滾輪、滑動(dòng)條的功能。但是B電容式觸摸按鍵也存在很多的問題，因?yàn)闆]有機(jī)械構(gòu)造，所有的檢測都是電量的微小變化，所以對(duì)各種干擾敏感得多。ST針對(duì)家電應(yīng)用特別是電磁爐應(yīng)用，推出了一個(gè)基于STM8系列8位通用微控制器微控制器一個(gè)微控制器，（也稱作微處理器或MCU）就是一個(gè)小型的計(jì)算機(jī)，它由一系列簡單的電路和一些支持CPU作用的簡單模塊組成，如晶體振蕩器，定時(shí)器，看門狗，串行和模擬I/O口等等。芯片里包括非閃爍存儲(chǔ)器和OTPROM用來存儲(chǔ)程序，以及一個(gè)很小的讀寫程序。平臺(tái)的B電容式觸摸感應(yīng)方案，無需增加專用觸摸芯片，僅用簡單的外圍電路即可實(shí)現(xiàn)B電容式觸摸感應(yīng)功能，方便客戶二次開發(fā)。2方案介紹ST的B電容式觸摸按鍵方案通過一個(gè)電阻和感應(yīng)電極的B電容CX構(gòu)成的阻容網(wǎng)絡(luò)的充電/放電時(shí)間來檢測人體觸摸所帶來的B電容變化。而感應(yīng)電極可以直接在PCB板上繪制成按鍵、滾輪或滑動(dòng)條的應(yīng)用樣式，也可以做成彈簧件插在PCB板上，即使隔著絕緣層（玻璃、樹脂）也不會(huì)對(duì)其檢測性能有所影響。電磁爐是采用磁場感應(yīng)電流的加熱原理對(duì)食物進(jìn)行加熱。加熱時(shí)，通過面板下方的線圈產(chǎn)生強(qiáng)磁場，磁力線穿過導(dǎo)磁體做的鍋的底部時(shí)，鍋具切割交變磁力線而在鍋具底部產(chǎn)生渦流使鍋底迅速發(fā)熱，達(dá)到加熱食物的目的。在本解決方案中采用44pin的STM8s105S4做按鍵顯示板的主控芯片，控制13個(gè)按鍵的掃描、24個(gè)LEDLEDLED（LightEmittingDiode）即發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED的心臟是一個(gè)半導(dǎo)體的晶片，當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于這個(gè)晶片的時(shí)候，電子和空穴就會(huì)被推向量子阱，在量子阱內(nèi)電子跟空穴復(fù)合，然后就會(huì)以光子的形式發(fā)出能量。能完成數(shù)十種不同的工作，并且在各種設(shè)備中都能找到它們的身影。例如它們可以組成電子鐘表表盤上的數(shù)字，從遙控器傳輸信息，為手表表盤照明并在設(shè)備開啟時(shí)向您發(fā)出提示。如果將它們集結(jié)在一起，可以組成超大電視屏幕上的圖像，或是用于點(diǎn)亮交通信號(hào)燈。［全文］及一個(gè)4位數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管是一種以發(fā)光二極管為基本單元的半導(dǎo)體發(fā)光器件。在我們?nèi)粘Ｉ钪校热珉娮映?、電子?shù)碼鐘等的顯示都是利用數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)，數(shù)碼管現(xiàn)今已得到廣泛的應(yīng)用。［全文］的顯示、I2C與主板的通訊，并留有一個(gè)SWIM接口方便工程師調(diào)試之用（如圖2）。STM8s105S4采用的是ST高級(jí)STM8內(nèi)核，具備3級(jí)流水線的哈佛結(jié)構(gòu)，3.0~5.5V工作電壓，內(nèi)部16MHzRC可提供MCUMCUMCUMicrocontroller（微控制器）又可簡稱MCU或口C,也有人稱為單芯片微控制器（SingleChipMicrocontroller）,將ROM、RAM、CPU、I/O集合在同一個(gè)芯片中,為不同的應(yīng)用場合做不同組合控制.微控制器在經(jīng)過這幾年不斷地研究,發(fā)展,歷經(jīng)4位,8位,到現(xiàn)在的16位及32位,甚至64位.經(jīng)過20多年的發(fā)展，其成本越來越低，而性能越來越強(qiáng)大，這使其應(yīng)用已經(jīng)無處不在，遍及各個(gè)領(lǐng)域。16MHz工作頻率，提供低功耗模式和外設(shè)時(shí)鐘關(guān)閉功能，共有34個(gè)I/O可用。STM8S105S4具有2KB的RAM和16KB的FLASH，還有可達(dá)30萬次擦寫次數(shù)的1KBEEPROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器是用來存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)的部件，有了存儲(chǔ)器，計(jì)算機(jī)才有記憶功能，才能保證正常工作。它根據(jù)控制器指定的位置存進(jìn)和取出信息。3電磁爐工作環(huán)境中的干擾1.電磁干擾電磁爐在加熱鍋的同時(shí)，也對(duì)電路板上感應(yīng)電極正向或反向的電流，從而會(huì)縮短或增長按鍵充放電時(shí)間，會(huì)對(duì)按鍵的檢測造成很大影響，甚至產(chǎn)生誤動(dòng)作，常見的方法采用硬件屏蔽和過零點(diǎn)檢測來消除電磁輻射對(duì)按鍵的影響。硬件屏蔽在STM8s的解決方案中，ST提供了感應(yīng)電極和走線的設(shè)計(jì)規(guī)范和如圖3所示的DrivenShield功能（在Shield線上提供與按鍵管腳相同的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，電極與Shield之間的寄生B電容就不會(huì)被充放電），能有效地減少感應(yīng)電極走線的寄生B電容對(duì)按鍵靈敏度的影響。過零點(diǎn)檢測1）硬件過零點(diǎn)檢測過零點(diǎn)檢測可采用硬件實(shí)現(xiàn)，在硬件設(shè)計(jì)中，可以增加如圖4或圖5過零點(diǎn)的硬件檢測電路，通過在B端輸出為高電平時(shí)進(jìn)行按鍵狀態(tài)的判斷，以期在電磁輻射最小的時(shí)候?qū)τ|摸按鍵進(jìn)行檢測。2）軟件過零點(diǎn)檢測硬件過零點(diǎn)檢測增加硬件電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，增加方案成本，在我們的解決方案中，針對(duì)電磁爐的工作環(huán)境，我們采用軟件進(jìn)行過零點(diǎn)檢測，從而降低成本，有效解決電磁爐主功率電路對(duì)觸摸按鍵的干擾2.電網(wǎng)干擾因?yàn)閲鴥?nèi)電網(wǎng)質(zhì)量不一，在一些質(zhì)量差的地區(qū)，容易影響電磁爐觸摸按鍵的正常工作。如果不能做電源電源，電源是向電子設(shè)備提供功率的裝置，也稱電源供應(yīng)器，它提供計(jì)算機(jī)中所有部件所需要的電能。隔離，就會(huì)看到一下圖6的差別（藍(lán)色表示無按鍵，紅色表示鍵被按下），而這些圖還只是在電磁爐沒有開功率的情況下的，當(dāng)電磁爐工作時(shí)產(chǎn)生的電磁輻射將會(huì)使看到的信號(hào)更加雜亂無章。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，采用與外界電網(wǎng)隔離或使用軟件濾波，按鍵效果都能得到明顯改善。3.濺水，濺油的影響在電磁爐的使用當(dāng)中，常常會(huì)出現(xiàn)水或油濺到觸摸面板上，它可能導(dǎo)致按鍵誤觸發(fā)，本解決方案采用特殊軟件算法可靠地將覆水濺油與手指按下的狀態(tài)區(qū)分開。4.環(huán)境自適應(yīng)能力電磁爐在工作的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生大量的熱量與濕氣，面板溫度/濕度，電路板溫度/濕度都是會(huì)在一個(gè)很寬的范圍浮動(dòng)，而隨著使用時(shí)間的推移，包括玻璃面板、PCB板都會(huì)出現(xiàn)不同程序的老化，從而影響按鍵檢測的準(zhǔn)確度。在ST的解決方案中，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)校準(zhǔn)功能，實(shí)時(shí)地提供環(huán)境檢測，實(shí)現(xiàn)環(huán)境自適應(yīng)的機(jī)制。4總結(jié)ST提供的解決方案包含了觸摸面板自校準(zhǔn)、軟件濾波、軟件過零點(diǎn)檢