单片机入门学习十五 STM32单片机学习十二电容触摸按键

由电容充放电公式x=V1∗[1−e−tRC]x=V1∗[1−e−tRC] x = V1*[1-e^\dfrac{-t}{RC} ]可知：同样的条件下，电容越大，充电时间越长。

1、电容触摸按键原理

电容触摸按键原理如下图：

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STM32 IO口代替。

当手指按下时，相当于并联了一个电容，故C=C1+C2，电容值变大，则T变长，若将没有触摸电容触摸按键前的充电时间记为T1，手指触摸后的时间记为T2，则可以认为T2-T1大于某个值，就可以判断有按键按下了。

2、检测电容触摸按键过程

①TPAD引脚设置为推挽输出，输出0，实现电容放电到0。
②TPAD引脚设置为浮空输入（IO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。

3、电容触摸按键硬件连接

从上图中看出电容与stm32引脚PA1连接，从下图中可以看出PA1可以使用TIM5的通道2，也可以使用TIM2的通道2。

4、示例代码

本示例代码实现的功能是通过触摸电容触摸按键完成LED1灯的亮灭。
程序思路图如下：

程序代码如下：

#define TPAD_ARR_MAX_VAL    0XFFFF  //最大的ARR值
vu16 tpad_default_val=0;//空载的时候(没有手按下),计数器需要的时间//初始化触摸按键
//获得空载的时候触摸按键的取值.
//返回值:0,初始化成功;1,初始化失败
u8 TPAD_Init(u8 psc)
{u16 buf[10];u16 temp;u8 j,i;TIM5_CH2_Cap_Init(TPAD_ARR_MAX_VAL,psc-1);//以1Mhz的频率计数 for(i=0;i<10;i++)//连续读取10次{                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++)temp+=buf[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;
}
//复位一次
void TPAD_Reset(void)
{GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);    //使能PA端口时钟//设置GPIOA.1为推挽使出GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;                //PA1 端口配置GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;         //推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);                        //PA.1输出0,放电delay_ms(5);TIM_SetCounter(TIM5,0);     //归0TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update); //清除中断标志//设置GPIOA.1为浮空输入GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN_FLOATING;  //浮空输入GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);}
//得到定时器捕获值
//如果超时,则直接返回定时器的计数值.
u16 TPAD_Get_Val(void)
{                  TPAD_Reset();while(TIM_GetFlagStatus(TIM5, TIM_IT_CC2) == RESET)//等待捕获上升沿{if(TIM_GetCounter(TIM5)>TPAD_ARR_MAX_VAL-500)return TIM_GetCounter(TIM5);//超时了,直接返回CNT的值};  return TIM_GetCapture2(TIM5);
}
//读取n次,取最大值
//n：连续获取的次数
//返回值：n次读数里面读到的最大读数值
u16 TPAD_Get_MaxVal(u8 n)
{u16 temp=0;u16 res=0;while(n--){temp=TPAD_Get_Val();//得到一次值if(temp>res)res=temp;};return res;
}
//扫描触摸按键
//mode:0,不支持连续触发(按下一次必须松开才能按下一次);1,支持连续触发(可以一直按下)
//返回值:0,没有按下;1,有按下;
#define TPAD_GATE_VAL   100 //触摸的门限值,也就是必须大于tpad_default_val+TPAD_GATE_VAL,才认为是有效触摸.
u8 TPAD_Scan(u8 mode)
{static u8 keyen=0;  //0,可以开始检测;>0,还不能开始检测    u8 res=0;u8 sample=3;        //默认采样次数为3次  u16 rval;if(mode){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); if(rval>(tpad_default_val+TPAD_GATE_VAL))//大于tpad_default_val+TPAD_GATE_VAL,有效{                            if(keyen==0)res=1;      //keyen==0,有效 //printf("r:%d\r\n",rval);                                         keyen=3;                //至少要再过3次之后才能按键有效   } if(keyen)keyen--;                                                                              return res;
}
//定时器2通道2输入捕获配置
void TIM5_CH2_Cap_Init(u16 arr,u16 psc)
{GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure; TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;TIM_ICInitTypeDef  TIM5_ICInitStructure;RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5, ENABLE);     //使能TIM5时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);    //使能PA端口时钟//设置GPIOA.1为浮空输入GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;                //PA1 端口配置GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;   //速度50MHzGPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN_FLOATING;  //浮空输入GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);   //设置为浮空输入//初始化TIM5  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设定计数器自动重装值   TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc;   //预分频器     TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //设置时钟分割:TDTS = Tck_timTIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式TIM_TimeBaseInit(TIM5, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位//初始化通道2 TIM5_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2; //CC1S=01     选择输入端 IC2映射到TI5上TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;    //上升沿捕获TIM5_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;   //配置输入分频,不分频 TIM5_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x03;//IC2F=0011 配置输入滤波器 8个定时器时钟周期滤波TIM_ICInit(TIM5, &TIM5_ICInitStructure);//初始化I5 IC2TIM_Cmd(TIM5,ENABLE );  //使能定时器5
}int main(void)
{   u8 t=0;     delay_init();            //延时函数初始化    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级LED_Init();              //LED端口初始化TPAD_Init(6);           //初始化触摸按键while(1){                                                    if(TPAD_Scan(0))    //成功捕获到了一次上升沿(此函数执行时间至少15ms){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);}
}