电容式触摸控制的低成本解决方案

　　在本应用笔记中，我们将讨论如何使用 IO 端口实现触摸按键。我们还将展示如何使用少量 IO 端口线直接将该触摸键与 LCD 连接。本文将描述和讨论两种用于电容式触摸控制的低成本解决方案的方法。

　　大多数手持式或壁挂式仪器都需要显示屏和一些按键；这些往往占产品成本的很大一部分。经济的显示器是玻璃 LCD，它直接由微控制器驱动，因此不需要显示控制器。缺点是显示屏上的段数受限于可用的空闲 I/O 端口线的数量。成本的按键是由 PCB 上的铜焊盘制成的触摸按键，因此成本可以忽略不计。缺点是每个按键必须是指腹的大小，并且很难以矩阵格式实现。然而，对于带有很少按键的小型 7 段或 14 段显示器，这种操作方法将是经济的。

　　玻璃 LCD 驱动信号

　　考虑简单的 LCD 显示器。它只有一个段。为了操作该段，它必须有一个背板，通常称为 COM 平面。电压施加在该段 （SEG） 和 COM 之间以打开该段。为了停止在该段上积聚直流电压，需要切换电压，使有效直流电平为 0，该段上的电压保持恒定。切换率称为刷新率，应在 30 Hz 到 75 Hz 之间。较低的频率可能会导致闪烁，但较高的频率可能会产生“重影”效应，其中分段关闭可能需要更长的时间才能关闭。较高的频率也可能会消耗更多的电量，因此选择尽可能低的频率，但又不会出现显示屏闪烁的情况。

　　要关闭该段，请将相同极性的电压施加到 SEG 和 COM 引脚，要打开该段，则施加相反的极性，

　　

　　半Vcc方法

　　两段显示器可以按两种方式排列：两个 SEG 引脚和一个 COM 引脚，或者一个 SEG 引脚和两个 COM 引脚。在种方法中，COM 引脚被切换，SEG 引脚被设置为相反极性以打开或相同极性以关闭。这是简单的方法，但需要 N + 1 个引脚用于 N 个段。第二种方法很难实现，因为有两个背板，并且它们必须以复用模式操作。相数取决于背板的数量。在此示例中将有两个阶段。在阶段，COM1 引脚设置为高电平，SEG 引脚设置为高电平或低电平，具体取决于 seg1 是打开还是关闭。COM2 引脚保持在 ？Vcc，然后 COM1 引脚保持低电平，SEG 引脚紧随其后。在下一阶段，COM1 引脚保持在 ？Vcc，而 COM2 引脚与 SEG 引脚同相或异相切换。该方法称为Half VCC 方法。在此示例中，两种方法都没有优势，因为这两种方法都需要三个引脚，但当段数增加时，优势就很明显。由于每个引脚均由 I/O 端口线驱动，因此 N 段所需的端口线数量为 （N/C） + C，其中 C 为 COM 平面数量。因此，对于 128 个段，方法 1 中的设计需要 129 个引脚，而方法 2 中仅需要 36 个引脚（具有 4 个 COM 平面）。N段所需的端口线数量为（N/C）+C，其中C是COM平面的数量。因此，对于 128 个段，方法 1 中的设计需要 129 个引脚，而方法 2 中仅需要 36 个引脚（具有 4 个 COM 平面）。N段所需的端口线数量为（N/C）+C，其中C是COM平面的数量。因此，对于 128 个段，方法 1 中的设计需要 129 个引脚，而方法 2 中仅需要 36 个引脚（具有 4 个 COM 平面）。

　　通过在 COM 信号上连接两个相等的电阻 （100 kΩ），然后将 I/O 端口编程为输入，可以获得 1/2 Vcc 电压。

　　

 

　　

　　对比

　　如果上述设计实际实现，该段很可能会一直保持开启状态。原因是它有一些来自 Vcc 的直流电压。为了降低直流偏置，必须引入一些延迟。这种延迟起到了对比的作用。然后可以改变延迟周期以增加或减少对比度水平。在每个脉冲之后添加延迟周期，其中段和 COM 线都保持在 Vcc。

　　

　　软件必须在同一时间段内生成两倍数量的脉冲，并根据活动或对比周期更改时间段。延迟周期可以通过两个定时器来实现，或者如本应用所示，通过一个定时器来实现。