觸摸感應技術(shù)及其應用：基于CapSense
定 價：25 元
- 作者：翁小平 著
- 出版時間：2010/1/1
- ISBN：9787811249972
- 出 版 社：北京航空航天大學出版社
- 中圖法分類：TP334.1
- 頁碼：227
- 紙張：膠版紙
- 版次：1
- 開本：16開
從原理性和實用性出發(fā)，介紹了一般的觸摸感應技術(shù)和賽普拉斯半導體公司基于CapSense模塊的觸摸感應技術(shù)。內(nèi)容主要包括觸摸感應技術(shù)概述，觸摸感應技術(shù)的類型，CapSense觸摸感應技術(shù)，觸摸按鍵、滑條、觸摸板和觸摸屏，觸摸感應項目開發(fā)的流程和調(diào)試技術(shù)，觸摸感應的低功耗應用，觸摸感應的噪聲縮減和抗干擾，電容感應觸摸屏和多觸點檢測技術(shù)，用動態(tài)重配置實施CapSense Plus以及用PSoC Express實施觸摸感應按鍵和滑條等。
本書適合對觸摸感應技術(shù)感興趣的讀者和從事觸摸感應應用開發(fā)的設計工程師閱讀，也可作為大學電子技術(shù)相關專業(yè)高年級學生的參考書。
包含觸摸感應技術(shù)的產(chǎn)品已經(jīng)越來越多地進入到人們的生活當中。從帶觸摸按鍵或觸摸屏的手機，到作為標配的筆記本計算機的觸摸板和馬路邊自動取款機上的觸摸屏等，帶觸摸感應功能的產(chǎn)品已經(jīng)隨處可見。觸摸感應技術(shù)顛覆了傳統(tǒng)的機械按鍵和電位器的概念，為人們帶來了快捷、方便和時尚。觸摸感應技術(shù)，尤其是觸摸屏技術(shù)的出現(xiàn)使人機交互的方式產(chǎn)生了革命性的變化，使人們體驗到了更容易、更神奇的人機交互方式。觸摸屏技術(shù)在軟件的配合下可以隨著LCD顯示內(nèi)容的變化而實現(xiàn)無數(shù)的按鍵和滑條的功能，在許多使用觸摸感應技術(shù)的產(chǎn)品中，機械的按鍵和電位器幾乎完全被替代掉。而具有多觸點和手勢識別功能的觸摸屏的出現(xiàn)，使觸摸感應技術(shù)的發(fā)展進入到一個新階段。
觸摸感應技術(shù)涵概的內(nèi)容非常廣泛，觸摸感應實現(xiàn)的原理也各種各樣。從原理上來講，有基于電阻變化的觸摸感應技術(shù)，有基于電容變化的觸摸感應技術(shù)，也有基于聲波的觸摸感應技術(shù)和基于紅外線的觸摸感應技術(shù)等。各種觸摸感應技術(shù)有其各自的特點和應用場合。其中，基于電容變化的觸摸感應技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、靈敏度高等特點。在以前，由于控制電路相對復雜，成本比較高使其應用相對較少。最近幾年，由于集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，使得基于電容變化的觸摸感應技術(shù)也獲得了飛速發(fā)展，這種技術(shù)也變得越來越成熟�；陔娙葑兓挠|摸感應技術(shù)不僅可以實現(xiàn)觸摸按鍵、觸摸滑條，還可以實現(xiàn)觸摸板和觸摸屏功能。具有多觸點和手勢識別功能的觸摸屏就是使用基于電容變化的觸摸感應技術(shù)來實現(xiàn)的。
賽普拉斯（Cypress）半導體公司的CapSense觸摸感應技術(shù)是基于電容變化的觸摸感應技術(shù)。它通過在PSoC芯片上所構(gòu)建的CapSense模塊來實現(xiàn)觸摸感應的應用。CapSense依靠PSoC芯片所具有的豐富的數(shù)字資源、模擬資源和MCU資源以及它的數(shù)字與模擬資源可配置的強大功能，使CapSense觸摸感應技術(shù)不僅具有好的觸摸感應性能，而且外圍元件少，可支持的觸摸感應器的數(shù)目多，在實現(xiàn)觸摸感應功能的同時也可以實施其他的MCU應用功能（稱之為CapSense Plus）。
第1章 觸摸感應技術(shù)概述1
第2章 觸摸感應技術(shù)的類型4
2.1 基于電阻型觸摸感應技術(shù)4
2.2 基于電容型觸摸感應技術(shù)8
2.2.1 電場變化觸摸感應技術(shù)8
2.2.2 充電傳輸觸摸感應技術(shù)15
2.2.3 松弛振蕩器觸摸感應技術(shù)16
第3章CapSense觸摸感應技術(shù)19
3.1 PSoC基礎19
3.1.1 PSoC的功能框圖19
3.1.2 PSoC的數(shù)字模塊21
3.1.3 PSoC的模擬模塊23
3.1.4 PSoC功能模塊的構(gòu)造26
3.2 CapSense 電容感應的基本概念27
3.2.1 電容的物理基礎27
3.2.2 觸摸應用人體的電容模型28
3.2.3 開關電容及等效電阻29
3.3 CapSense CSD觸摸感應模塊30
3.3.1 CSD模塊的硬件構(gòu)造30
3.3.2 CSD模塊的數(shù)學原理36
3.4 CapSense CSA觸摸感應模塊37
3.4.1 CSA觸摸感應模塊的硬件構(gòu)造和工作原理37
3.4.2 CSA觸摸感應模塊的數(shù)學理論40
3.5 CapSense CSR觸摸感應模塊41
3.6 基本線的概念和算法43
3.7 CapSense模塊的參數(shù)和API函數(shù)46
3.7.1 CSD觸摸感應模塊參數(shù)46
3.7.2 CSA觸摸感應模塊參數(shù)50
3.7.3 CSR觸摸感應模塊參數(shù)52
3.7.4 CapSense模塊的API函數(shù)53
3.8 三種模塊的比較58
第4章 觸摸按鍵、滑條、觸摸板和觸摸屏61
4.1 觸摸按鍵62
4.2 觸摸滑條66
4.3 觸摸板72
4.4 觸摸屏76
4.4.1 觸摸屏的主要類型和材料76
4.4.2 觸摸屏的典型特征76
4.4.3 電阻式觸摸屏原理78
4.4.4 紅外線觸摸屏原理80
4.4.5 表面聲波式觸摸屏原理82
4.4.6 表面電容觸摸屏原理84
4.4.7 投影電容觸摸屏88
第5章 觸摸感應項目開發(fā)的流程和調(diào)試技術(shù)89
5.1 CapSense觸摸感應項目的開發(fā)流程89
5.2 靈敏度和信噪比97
5.3 用RS232串口調(diào)試觸摸感應項目98
5.3.1 用超級終端加Excel調(diào)試觸摸感應項目98
5.3.2 用專用串口軟件調(diào)試觸摸感應項目107
5.4 用I2CUSB橋調(diào)試觸摸感應項目115
5.5 CSD用戶模塊觸摸感應調(diào)試技巧124
第6章 觸摸感應的低功耗應用131
6.1 影響功耗的因素131
6.1.1 功耗在PSoC內(nèi)各資源的分配131
6.1.2 用SLEEP方式降低功耗133
6.2 空閑方式133
6.3 深度睡眠方式134
6.4 充電泵135
第7章 觸摸感應的噪聲縮減和抗干擾136
7.1 布板與靈敏度和噪聲136
7.1.1 感應按鍵和地之間的間隙137
7.1.2 感應按鍵之間的距離137
7.1.3 滑條的尺寸和布板138
7.1.4 觸摸板139
7.1.5 感應按鍵的走線139
7.1.6 多層板141
7.1.7 覆蓋物142
7.1.8 感應器在子板上143
7.1.9 LED背光144
7.2 防水144
7.2.1 使用參考感應塊實施防水144
7.2.2 使用保護電極實施防水145
7.2.3 實施防水應用的參考設計148
7.2.4 小水滴的防水策略152
7.3 線電干擾152
7.3.1 無線電和ESD干擾分析152
7.3.2 CSD用戶模塊與CSR用戶模塊的抗干擾性能對比157
7.3.3無線電干擾的軟件濾波159
7.4 CapSense觸摸感應技術(shù)在手機中的應用159
第8章 電容感應觸摸屏和多觸點檢測技術(shù)163
8.1 單觸點和多觸點的概念163
8.2 電容感應觸摸屏的結(jié)構(gòu)和原理165
8.2.1 投影電容觸摸屏的基本概念165
8.2.2 用CapSense CSD實現(xiàn)電容觸摸屏的雙觸點手勢應用167
8.3 觸摸屏的所有觸點檢測技術(shù)173
8.3.1 自電容和互電容173
8.3.2 用交叉點掃描技術(shù)實施電容觸摸屏175
8.3.3 使用全觸點檢測的電容觸摸屏的構(gòu)造177
8.3.4 電容觸摸屏的ITO圖樣179
8.4 電容感應觸摸屏的電學參數(shù)定義181
8.5 電容感應觸摸屏需要解決的問題183
8.5.1 靈敏度與信噪比183
8.5.2 手指的定位186
8.5.3 LCD的干擾187
8.6 電容感應觸摸屏用戶模塊API188
第9章 用動態(tài)重配置實施CapSense Plus193
9.1 什么是動態(tài)重配置193
9.2 動態(tài)重配置的實施194
9.3 怎樣用動態(tài)重配置實施CapSense Plus195
9.4 用動態(tài)重配置實施CapSense Plus的注意事項197
第10章 用PSoC Express實施觸摸感應按鍵和滑條199
10.1 PSoC Express簡介及系統(tǒng)級應用開發(fā)199
10.1.1 芯片級應用開發(fā)200
10.1.2 系統(tǒng)級應用開發(fā)201
10.1.3 系統(tǒng)級應用開發(fā)項目的層次結(jié)構(gòu)201
10.2 PSoC Express實施觸摸感應按鍵和滑條202
10.2.1基于PSoC Designer 5.0的開發(fā)流程202
10.2.2 PSoC Express的開發(fā)環(huán)境203
10.2.3 實施透明化的觸摸感應應用開發(fā)208
10.3 CapSense Express實施觸摸感應按鍵和滑條開發(fā)211
附錄 TX8串口軟件實現(xiàn)程序222
參考文獻228
觸摸感應技術(shù)的類型
觸摸感應技術(shù)的類型主要有基于電阻型的觸摸感應技術(shù)和基于電容型的觸摸感應技術(shù)。早期的觸摸感應一般使用基于電阻型的技術(shù)，它的實現(xiàn)原理和電路都比較簡單，使用分立元件、簡單的模擬電路或簡單的數(shù)字邏輯電路就可以實現(xiàn)，成本較低。但電阻型的觸摸感應技術(shù)通常只能實現(xiàn)較少的感應按鍵個數(shù)，電路和人體之間不能完全隔離，給面板制作帶來一定的難度，抗干擾性能也受到一定的影響，所以它大都被應用在簡單的開關控制中，如臺燈的控制。
基于電容型的觸摸感應技術(shù)利用手指觸摸面板時，手指與面板（非導電材料）下面的PCB板上的感應銅箔形成手指電容變化來實現(xiàn)觸摸感應控制功能。由于手指觸摸所產(chǎn)生的電容變化非常小，通常在0.1～3 pF，所以用于檢測這個微小電容變化的電路和它的原理比電阻型的觸摸感應技術(shù)要復雜。但由于現(xiàn)代電子技術(shù)的進步，電容型的觸摸感應技術(shù)已經(jīng)日臻成熟，成本也大幅下降，另外它還有很好的抗干擾性能，可實現(xiàn)多感應按鍵個數(shù)，由多感應按鍵進而可實現(xiàn)滑條功能、觸摸板功能和觸摸屏功能�，F(xiàn)在電容型的觸摸感應技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代觸摸感府技術(shù)的主流。
基于電阻型的觸摸感應電子開關可以用分立的電子元件實現(xiàn)，也可以用數(shù)字邏輯電路來實現(xiàn)。555電路可以很容易地實現(xiàn)觸摸感應電子開關，但為了實現(xiàn)既有觸摸按鍵的功能又有無級調(diào)光或調(diào)速的功能就需要使用專用的觸摸感應集成電路。
圖2.1是一個典型的使用分立元件實現(xiàn)的電阻型觸摸通斷電子開關電路。用手指觸摸電路上的2、3銅箔覆蓋層，由于手指的導電性，相當于在2、3銅箔上連接了一個電阻，則晶體管Q2、Q3和Q4導通，指示燈L發(fā)亮。如果觸摸銅箔1、2，則只有Q1導通，指示燈L不亮。
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