STM32学习(电容触摸按键)

1.电容触摸按键原理

R:外接电容充放电电阻；Cs:TPAD和PCB间的杂散电容；Cx：手指按下时，手指和TPAD之间的电容；开关：电容放电开关，由STM32IO口代替。

2.电容充电时间与电容大小的关系

同样的条件下，电容值C跟时间t成正比关系，电容越大，充电到达某个临界值的时间越长。

3.检测电容触摸按键过程

(1)TPAD引脚设置为推挽输出，输出0，实现电容放电到0；

(2)TPAD引脚设置为浮空输入（IO口复位后的状态），电容开始充电；

(3)同时开启TPAD引脚的输入捕获，开始捕获；

(4)等待充电完成（充电到底Vx,检测到上升沿）；

(5)计算充电时间。

没有按下的时候，充电的时间为T1(default)。按下TPAD,电容变大，所以充电时间为T2。我们可以

通过检测充放电的时间，来判断是否按下。如果T2-T1大于某个值，就可以有按键按下。

实验内容

手触摸按键后，LED1灯翻转。

硬件连接

软件设计

1.相关库函数

（1）void TPAD_Reset(void)函数：复位TPAD

设置IO口为推挽输出输出0，电容放电。等待放电完成之后，设置为浮空输入，从而开始充电。同时把计数器的CNT设置为0；

（2）TPAD_Get_Val()函数：获取一次捕获值（得到充电时间）

复位TPAD,等待捕获上升沿，捕获之后，得到定时器的值，计算充电时间；

（3）TPAD_Get_MaxVal()函数：

多次调用TPAD_Get_Val函数获取充电时间。获得最大值。

（4）TPAD_Init()函数：初始化TPAD

在系统初启动后，初始化输入捕获。先10次调用TPAD_Get_Val()函数获取10次充电时间，然后获取中间N(N=8或者6)次的平均值，作为在没有电容触摸按键按下时的时候的充电时间缺省值tpad_default_val;

（5）TPAD_Scan()函数：扫描TPAD

调用TPAD_Get_MaxVal()函数获取多次充电中最大的充电时间，跟tpad_default_val比较，如果大于某个阈值，则认为有触摸动作；

（6）void TIM5_CH2_Cap_Init(u16 arr,u16 psc)函数：输入捕获通道初始化

2.程序思路

3.实验代码

tpad.h

#ifndef __TPAD_H__
#define __TPAD_H__
#include "sys.h"void TPAD_Reset(void);
u16 TPAD_Get_Val(void);
u16 TPAD_Get_MaxVal(u8 n);
u8 TPAD_Init(u8 psc);
u8 TPAD_Scan(u8 mode);
void TIM2_CH1_Cap_Init(u32 arr,u16 psc);#endif

tpad.c

#include "tpad.h"
#include "usart.h"
#include "sys.h"
#include "delay.h"#define TPAD_ARR_MAX_VAL 0xFFFFFFFF        //最大的ARR值
vu16 tpad_default_val=0;                   //空载的时候，计数器需要的时间void TPAD_Reset(void)                      //TPAD复位
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;    //PA5GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_OUT;//普通输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_100MHz;//速度100MHzGPIO_InitStructure.GPIO_OType=GPIO_OType_pp;    //推挽GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd=GPIO_PuPd_DOWN;    //下拉GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure)            //初始化PA5GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5);               //输出0，放电delay_ms(5);TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_CC1|TIM_IT_Update);//清除中断标志TIM_SetCounter(TIM2,0);                         //归0GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF;    //复用输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_100MHz;//速度100MHzGPIO_InitStructure.GPIO_OType=GPIO_OType_PP;    //推挽GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd=GPIO_PuPd_NOPULL;  //不带上下拉GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);           //初始化PA5}u16 TPAD_Get_Val(void)        //得到定时器捕获值
{TPAD_Reset();while(TIM_GetFlagStatus(TIM2,TIM_IT_CC1)==RESET)//等待捕获上升沿{    if(TIM_GetCounter(TIM2)>TPAD_ARR_MAX_VAL-500)return TIM_GetCounter(TIM2);//超时了，直接返回CNT的值}return TIM_GetCapture1(TIM2);//若没超时，返回TIM2_CCR2的值
}u16 TPAD_Get_MaxVal(u8 n)        //读取n次，取最大值
{u16 temp=0,res=0;while(n--){temp=TPAD_Get_Val();    //得到一次值if(temp>res)res=temp;}return res;
}u8 TPAD_Init(u8 psc)           //初始化触摸按键
{u16 buf[10],temp;u8 j,i;TIM2_CH1_Cap_Init(TPAD_ARR_MAX_VAL,psc-1);    //设置分频系数for(i=0;i<10;i++){buf[i]=TPAD_Get_Val();delay_ms(10);}for(i=0;i<9;i++)    //排序{    for(j=i+1;j<10;j++){if(buf[i]>buf[j])//升序排列{temp=buf[i];buf[i]=buf[j];buf[j]=temp;}}}temp=0;for(i=2;i<8;i++)//取中间的6个数据进行平均tpad_default_val=temp/6;printf("tpad_default_val:%d\r\n",tpad_default_val);if(tpad_default_val>TPAD_ARR_MAX_VAL/2)return 1;//初始化遇到超过TPAD_ARR_MAX_VAl/2的数值，不正常return 0;
}#define TPAD_GATE_VAL 100    //触摸的门限值
u8 TPAD_Scan(u8 mode)  //扫描触摸按键
{static u8 keyen=0;    //0,可以开始检测；>0,还不能开始检测u8 res=0;             //res=0说明按键无效，res=1说明按键有效sample=3;             //默认采样次数为3次u16 rval;            if(mode)              //mode:0,不支持连续触发{sample=6;         //支持连按的时候，设置采样次数为6次keyen=0;          //支持连按}rval=TPAD_Get_MaxVal(sample);    //连续采样3次，取最大值if(rval>(tpad_default_val+TPAD_GATE_VAL)&&rval<(10*tpad_default_val)){if((keyen==0)&&(rval>(tpad_default_val+TPAD_GATE_VAL)))res=1;keyen=3;}if(keyen)keyen--;return res;
}void TIM2_CH1_Cap_Init(u32 arr,u16 psc) //定时器2通道2输入捕获
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;TIM2_ICInitTypeDef TIM2_ICInitStructure;RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);    //TIM2时钟使能RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE);    //使能PORTA时钟GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource5,GPIO_AF_TIM2);    //PA5复用为定时器2GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;    //GPIOA5GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF;  //复用功能GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_100MHz;    //速度100MHzGPIO_InitStructure.GPIO_OType=GPIO_OType_PP;        //推挽复用输出GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd=GPIO_PuPd_NOPULL;      //不带上下拉GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);               //初始化PA5TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period=arr;            //设计定时器自动重装载值TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler=psc;         //预分频器TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;//TIM向上计数TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStructure);   //初始化定时器2TIM2_ICInitStructure.TIM_Channel=TIM_Channel_1;    //选择输入端IC1映射到TIM2TIM2_ICInitStructure.TIM_ICPolarity=TIM_ICPolarity_Rising    //上升沿捕获TIM2_ICInitStructure.TIM_ICSelection=TIM_ICSelection_DirectTI;TIM2_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler=TIM_ICPSC_DIV1;    //配置输入分频，不分频TIM2_ICInitStructure.TIM_ICFilter=0x00;                //不滤波TIM_ICInit(TIM2,TIM2_ICInitStructure);                //使能定时器2TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);    //使能定时器2
}

main.c

#include "sys.h"
#include "tpad.h"
#include "led.h"
#include "usart.h"
#include "delay.h"int main(void)
{U8 t=0;NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGruop_2);//设置系统中断优先级分组2delay_init(168);    //初始化延时函数uart_init(115200);    //初始化串口波特率115200LED_Init();    //初始化LEDTPAD_Init(8);    //初始化触摸按键while(1){if(TPAD_Scan(0)) //成功捕获到了一次上升沿{LED1=!LED1;    //LED1取反}t++;if(t==15){t=0;LED0=!LED0;    //LED0取反，提示程序正在运行}delay_ms(10);}
}

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