觸摸感應(yīng)技術(shù)及其應(yīng)用：基于CapSense
定 價(jià)：25 元
- 作者：翁小平 著
- 出版時(shí)間：2010/1/1
- ISBN：9787811249972
- 出 版 社：北京航空航天大學(xué)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(shí)用性出發(fā)，介紹了一般的觸摸感應(yīng)技術(shù)和賽普拉斯半導(dǎo)體公司基于CapSense模塊的觸摸感應(yīng)技術(shù)。內(nèi)容主要包括觸摸感應(yīng)技術(shù)概述，觸摸感應(yīng)技術(shù)的類型，CapSense觸摸感應(yīng)技術(shù)，觸摸按鍵、滑條、觸摸板和觸摸屏，觸摸感應(yīng)項(xiàng)目開發(fā)的流程和調(diào)試技術(shù)，觸摸感應(yīng)的低功耗應(yīng)用，觸摸感應(yīng)的噪聲縮減和抗干擾，電容感應(yīng)觸摸屏和多觸點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)，用動(dòng)態(tài)重配置實(shí)施CapSense Plus以及用PSoC Express實(shí)施觸摸感應(yīng)按鍵和滑條等。
本書適合對(duì)觸摸感應(yīng)技術(shù)感興趣的讀者和從事觸摸感應(yīng)應(yīng)用開發(fā)的設(shè)計(jì)工程師閱讀，也可作為大學(xué)電子技術(shù)相關(guān)專業(yè)高年級(jí)學(xué)生的參考書。
包含觸摸感應(yīng)技術(shù)的產(chǎn)品已經(jīng)越來越多地進(jìn)入到人們的生活當(dāng)中。從帶觸摸按鍵或觸摸屏的手機(jī)，到作為標(biāo)配的筆記本計(jì)算機(jī)的觸摸板和馬路邊自動(dòng)取款機(jī)上的觸摸屏等，帶觸摸感應(yīng)功能的產(chǎn)品已經(jīng)隨處可見。觸摸感應(yīng)技術(shù)顛覆了傳統(tǒng)的機(jī)械按鍵和電位器的概念，為人們帶來了快捷、方便和時(shí)尚。觸摸感應(yīng)技術(shù)，尤其是觸摸屏技術(shù)的出現(xiàn)使人機(jī)交互的方式產(chǎn)生了革命性的變化，使人們體驗(yàn)到了更容易、更神奇的人機(jī)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(shí)現(xiàn)無數(shù)的按鍵和滑條的功能，在許多使用觸摸感應(yīng)技術(shù)的產(chǎn)品中，機(jī)械的按鍵和電位器幾乎完全被替代掉。而具有多觸點(diǎn)和手勢(shì)識(shí)別功能的觸摸屏的出現(xiàn)，使觸摸感應(yīng)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入到一個(gè)新階段。
觸摸感應(yīng)技術(shù)涵概的內(nèi)容非常廣泛，觸摸感應(yīng)實(shí)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(yīng)技術(shù)，有基于電容變化的觸摸感應(yīng)技術(shù)，也有基于聲波的觸摸感應(yīng)技術(shù)和基于紅外線的觸摸感應(yīng)技術(shù)等。各種觸摸感應(yīng)技術(shù)有其各自的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合。其中，基于電容變化的觸摸感應(yīng)技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、靈敏度高等特點(diǎn)。在以前，由于控制電路相對(duì)復(fù)雜，成本比較高使其應(yīng)用相對(duì)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(yīng)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(yīng)技術(shù)不僅可以實(shí)現(xiàn)觸摸按鍵、觸摸滑條，還可以實(shí)現(xiàn)觸摸板和觸摸屏功能。具有多觸點(diǎn)和手勢(shì)識(shí)別功能的觸摸屏就是使用基于電容變化的觸摸感應(yīng)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的。
賽普拉斯（Cypress）半導(dǎo)體公司的CapSense觸摸感應(yīng)技術(shù)是基于電容變化的觸摸感應(yīng)技術(shù)。它通過在PSoC芯片上所構(gòu)建的CapSense模塊來實(shí)現(xiàn)觸摸感應(yīng)的應(yīng)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(qiáng)大功能，使CapSense觸摸感應(yīng)技術(shù)不僅具有好的觸摸感應(yīng)性能，而且外圍元件少，可支持的觸摸感應(yīng)器的數(shù)目多，在實(shí)現(xiàn)觸摸感應(yīng)功能的同時(shí)也可以實(shí)施其他的MCU應(yīng)用功能（稱之為CapSense Plus）。
第1章 觸摸感應(yīng)技術(shù)概述1
第2章 觸摸感應(yīng)技術(shù)的類型4
2.1 基于電阻型觸摸感應(yīng)技術(shù)4
2.2 基于電容型觸摸感應(yīng)技術(shù)8
2.2.1 電場(chǎng)變化觸摸感應(yīng)技術(shù)8
2.2.2 充電傳輸觸摸感應(yīng)技術(shù)15
2.2.3 松弛振蕩器觸摸感應(yīng)技術(shù)16
第3章CapSense觸摸感應(yīng)技術(shù)19
3.1 PSoC基礎(chǔ)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(yīng)的基本概念27
3.2.1 電容的物理基礎(chǔ)27
3.2.2 觸摸應(yīng)用人體的電容模型28
3.2.3 開關(guān)電容及等效電阻29
3.3 CapSense CSD觸摸感應(yīng)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(xué)原理36
3.4 CapSense CSA觸摸感應(yīng)模塊37
3.4.1 CSA觸摸感應(yīng)模塊的硬件構(gòu)造和工作原理37
3.4.2 CSA觸摸感應(yīng)模塊的數(shù)學(xué)理論40
3.5 CapSense CSR觸摸感應(yīng)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(yīng)模塊參數(shù)46
3.7.2 CSA觸摸感應(yīng)模塊參數(shù)50
3.7.3 CSR觸摸感應(yīng)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(yīng)項(xiàng)目開發(fā)的流程和調(diào)試技術(shù)89
5.1 CapSense觸摸感應(yīng)項(xiàng)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(yīng)項(xiàng)目98
5.3.1 用超級(jí)終端加Excel調(diào)試觸摸感應(yīng)項(xiàng)目98
5.3.2 用專用串口軟件調(diào)試觸摸感應(yīng)項(xiàng)目107
5.4 用I2CUSB橋調(diào)試觸摸感應(yīng)項(xiàng)目115
5.5 CSD用戶模塊觸摸感應(yīng)調(diào)試技巧124
第6章 觸摸感應(yīng)的低功耗應(yīng)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(yīng)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(yīng)按鍵和地之間的間隙137
7.1.2 感應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)塊實(shí)施防水144
7.2.2 使用保護(hù)電極實(shí)施防水145
7.2.3 實(shí)施防水應(yīng)用的參考設(shè)計(jì)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(duì)比157
7.3.3無線電干擾的軟件濾波159
7.4 CapSense觸摸感應(yīng)技術(shù)在手機(jī)中的應(yīng)用159
第8章 電容感應(yīng)觸摸屏和多觸點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)163
8.1 單觸點(diǎn)和多觸點(diǎn)的概念163
8.2 電容感應(yīng)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(shí)現(xiàn)電容觸摸屏的雙觸點(diǎn)手勢(shì)應(yīng)用167
8.3 觸摸屏的所有觸點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)173
8.3.1 自電容和互電容173
8.3.2 用交叉點(diǎn)掃描技術(shù)實(shí)施電容觸摸屏175
8.3.3 使用全觸點(diǎn)檢測(cè)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(yīng)觸摸屏的電學(xué)參數(shù)定義181
8.5 電容感應(yīng)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(yīng)觸摸屏用戶模塊API188
第9章 用動(dòng)態(tài)重配置實(shí)施CapSense Plus193
9.1 什么是動(dòng)態(tài)重配置193
9.2 動(dòng)態(tài)重配置的實(shí)施194
9.3 怎樣用動(dòng)態(tài)重配置實(shí)施CapSense Plus195
9.4 用動(dòng)態(tài)重配置實(shí)施CapSense Plus的注意事項(xiàng)197
第10章 用PSoC Express實(shí)施觸摸感應(yīng)按鍵和滑條199
10.1 PSoC Express簡(jiǎn)介及系統(tǒng)級(jí)應(yīng)用開發(fā)199
10.1.1 芯片級(jí)應(yīng)用開發(fā)200
10.1.2 系統(tǒng)級(jí)應(yīng)用開發(fā)201
10.1.3 系統(tǒng)級(jí)應(yīng)用開發(fā)項(xiàng)目的層次結(jié)構(gòu)201
10.2 PSoC Express實(shí)施觸摸感應(yīng)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(shí)施透明化的觸摸感應(yīng)應(yīng)用開發(fā)208
10.3 CapSense Express實(shí)施觸摸感應(yīng)按鍵和滑條開發(fā)211
附錄 TX8串口軟件實(shí)現(xiàn)程序222
參考文獻(xiàn)228
觸摸感應(yīng)技術(shù)的類型
觸摸感應(yīng)技術(shù)的類型主要有基于電阻型的觸摸感應(yīng)技術(shù)和基于電容型的觸摸感應(yīng)技術(shù)。早期的觸摸感應(yīng)一般使用基于電阻型的技術(shù)，它的實(shí)現(xiàn)原理和電路都比較簡(jiǎn)單，使用分立元件、簡(jiǎn)單的模擬電路或簡(jiǎn)單的數(shù)字邏輯電路就可以實(shí)現(xiàn)，成本較低。但電阻型的觸摸感應(yīng)技術(shù)通常只能實(shí)現(xiàn)較少的感應(yīng)按鍵個(gè)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(yīng)用在簡(jiǎn)單的開關(guān)控制中，如臺(tái)燈的控制。
基于電容型的觸摸感應(yīng)技術(shù)利用手指觸摸面板時(shí)，手指與面板（非導(dǎo)電材料）下面的PCB板上的感應(yīng)銅箔形成手指電容變化來實(shí)現(xiàn)觸摸感應(yīng)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(cè)這個(gè)微小電容變化的電路和它的原理比電阻型的觸摸感應(yīng)技術(shù)要復(fù)雜。但由于現(xiàn)代電子技術(shù)的進(jìn)步，電容型的觸摸感應(yīng)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(shí)現(xiàn)多感應(yīng)按鍵個(gè)數(shù)，由多感應(yīng)按鍵進(jìn)而可實(shí)現(xiàn)滑條功能、觸摸板功能和觸摸屏功能。現(xiàn)在電容型的觸摸感應(yīng)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(yīng)電子開關(guān)可以用分立的電子元件實(shí)現(xiàn)，也可以用數(shù)字邏輯電路來實(shí)現(xiàn)。555電路可以很容易地實(shí)現(xiàn)觸摸感應(yīng)電子開關(guān)，但為了實(shí)現(xiàn)既有觸摸按鍵的功能又有無級(jí)調(diào)光或調(diào)速的功能就需要使用專用的觸摸感應(yīng)集成電路。
圖2.1是一個(gè)典型的使用分立元件實(shí)現(xiàn)的電阻型觸摸通斷電子開關(guān)電路。用手指觸摸電路上的2、3銅箔覆蓋層，由于手指的導(dǎo)電性，相當(dāng)于在2、3銅箔上連接了一個(gè)電阻，則晶體管Q2、Q3和Q4導(dǎo)通，指示燈L發(fā)亮。如果觸摸銅箔1、2，則只有Q1導(dǎo)通，指示燈L不亮。
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