基于总线的触摸感应面板的设计

1、分类号：密级：烈易蔫舞净拨夫哮学位论文基于总线的触摸感应面板的设计刘丹指导教师姓名：方康玲教授申请学位级别：论文定稿日期：学位授予单位：学位授予日期：武汉科技大学信息科学与工程学院答辩委员会主席：评阅人：潘炼教授陈林教授梅哲军高工 武汉科技大学研究生学位论文创新性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下，独立进行研究所取得的成果。除了文中已经注明引用的内容或属合作研究共同完成的工作外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：垒盘日期：

2、型缝翻幽研究生学位论文版权使用授权声明本论文的研究成果归武汉科技大学所有，其研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解武汉科技大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部（按照武汉科技大学关于研究生学位论文收录工作的规定执行）送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将本论文的全部或部分内容编入学校认可的国家相关数据库进行检索和对外服务。论文作者签名：指导教蹄签名：日期： 武汉科技大学硕士学位论文第页捅要进入年代以后，自动化技术正面临着第三次飞跃，现场总线技术的兴起和逐渐成熟成为本世纪自动化领域中的主导技术。现场总线控制系统是在计算机网络技术飞速发展的推动下形成

3、的。面向智能建筑的现场总线技术一经问世，就受到积极响应，人们开始采用或技术完成常规控制技术无法达到的功能和性能指标，实现建筑物智能化。触摸面板作为智能建筑控制系统中的触摸输入部分也是需要用总线来实现信息传递的，通常，我们所接触到的面板都是采用弹片开关、机械按钮开关、橡胶键盘和薄膜开关来实现的。具体的实现方式是由控制面板所在设备对质量、价格和可靠性的要求所决定的，但是上面的这几种实现方式都受环境的影响、容易导致误差，容易磨损、使用时间有限且外观在美学上的选择也比较有限。随着消费者生活质量的提高，产品外观越来越成为决定其市场是否成功的重要因素，这就要求工程师在不牺牲技术性能的条件下，采用比较合适的

4、控制面板技术。考虑到美观、整洁和成本效益等方面的因素，在包括消费类电子产品、家用电器等在内的许多电子产品中，触摸传感受到了广大用户青睐，市场上的消费电子产品已经开始逐步采用触摸感应按键来取代传统的机械式按键。本文分析了现场总线技术在智能建筑中的运用，同时对电容式触摸的基本原理进行了分析，并比较了现有的几种电容检测方法。以公司的位单片机作为控制系统的主芯片，以电容式触摸感应芯片作为触摸信号输入系统的辅助芯片，设计出了一种基于总线的触摸感应面板。通过协议，可以直接连接到控制系统从而达到控制继电器或者调光的目的；也可以通过开放的协议，使得触摸感应按键能连接到中控的主控机直接控制继电器。关键词：电容式

5、触摸传感；总线；协议；协议第页武汉科技大学硕士学位论文，￥，；，；：，武汉科技大学硕士学位论文第页目录摘要目录第一章智能化建筑智能建筑的历史智能建筑产生的背景我国的智能建筑发展历程第二章现场总线技术现场总线系统的特点在智能建筑中的应用发展状况通信协议概述开发平台直用协议概述的体系结构！；】巳】简介的网络拓扑结构信号传输在智能建筑中的应用第三章触摸按键的设计概述一按键发展概述触摸按键触摸按键概述电容式触摸感应按键第四章基于总线的触摸感应面板的硬件设计设计方案按键芯片资料介绍的特点的脚位示意图的应用电路图的软件介绍。第页武汉科技大学硕士学位论文应用的注意事项第五章基于总线的触摸感应面板的软件设计编

6、译工具协议开放式的协议协议接收和发送流程图代码分析软件测试测试要求测试方法第六章全文总结及展望论文的主要工作进一步的研究工作参考文献致谢武汉科技大学硕士学位论文第页第一章智能化建筑从世界上第一幢具有现代意义的智能建筑建成到现在，智能建筑已经发展了二三十年的时间。在这段时间里，智能建筑越来越受广大用户的喜爱，因为它能使现代人类的生活变的舒适、简洁、方便。从世纪年代开始，世界上科学技术比较发达的国家就不在使用手动控制，而是把模拟电子技术应用到了建筑物中的控制系统上，使用这种技术之后，以前比较独立的现场电器装置就可以通过各种各样的模拟仪器、控制灯和触摸按键连接在起，用来进行集中控制和管理。随后，人们

7、又开始使用基于技术的计算机系统来控制和管理现场设备。而后又由于微电子技术的崛起，到了年代的时候，人们又开始使用集散控制系统。而从年代初期开始，现场总线技术逐渐占领了智能建筑的市场。智能建筑的历史智能建筑最先起源于美国。年月建于美国的“城市广场被人们公认为第一幢智能建筑；随后，智能建筑开始在世界各地慢慢的发展和普及。我国的智能建筑起步比较晚，在很多方面都不能达到世界先进水平。曾今轰动一时的智能建筑是由设计事务所设计的，它采用了当时世界上最先进的自动化技术，使用户能在工作和生活中全面的感受到它的完美服务。而且它还采用了租用的方式，使普通客户也能享受到通讯自动化、办公自动化和现代物业管理的服务嘲。智

8、能建筑产生的背景智能建筑不是一夜之间就崛起的，它也是时代发展的产物。当日益增长的物质文化不能满足现代人类的需求时，人们才会进一步的提高对建筑物智能化的需求。而且这些需求不是立刻就能得到满足的，它需要以科技的进步作为基础。（）经济对建筑智能化的影响经济对智能建筑的发展程度起到了决定性的作用。由于经济的发展，导致很多客户都需求舒适的生活环境和高效的办公环境。他们觉得现有的环境不能达到他们的要求，这对智能建筑的发展起到了很大的推动作用。同时由于经济全球化，很多客户都需求一种高效、准确的交流方式进行信息传递。（）社会对建筑智能化的影响步入世纪以来，我国致力于信息化和经济建设的快速发展，为智能建筑的发展

9、奠定了基础。在节约能源、环境保护等方面将提出更高要求。业主（投资者）对建筑智能化系统的配置，理性化程度逐步提高，对工程的系统设计以及工程质量，将更重视实效。同时市场的竞争会日益剧烈，对智能建筑的维护、运行以及增值服务等的质量要求，将更为显著。（）技术条件的不断成熟由于社会的不断进步，科学技术也高速的发展了很多年。现在的许多先进技术都能够第页武汉科技大学硕士学位论文应用到新的智能建筑产品中去，不断满足人们的物质文化需要。正是由于计算机网络、信息处理、系统集成等等技术的发展，特别是基于网络的各种技术的广泛应用和经验积累，使得建筑智能化技术逐渐成熟，能够满足经济和社会发展的需求。我国的智能建筑发展历

10、程我国政府相关部门非常重视智能建筑的发展，制定了很多的协议标准。从上个世纪年代，我国先后颁布实施了多种智能建筑的标准规范，如建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范、“智能建筑设计标准（一）、建筑智能化系统工程设计管理暂行规定（建设号）等等，为我国今后智能建筑的发展指明了方向。现阶段，我国的智能小区建设已经达到了世界先进水平。中国智能小区的建设为智能建筑在我国的发展奠定了基础。在住宅小区里使用了先进的信息技术，这些技术可以使客户体验到比较前沿的管理方式，舒适的居住环境和便捷的通信方式。我国于年底颁布实施了全国智能化住宅小区系统示范工程建设要点与技术导则，为智能小区在我国的可持续发展奠定了基础。年月

11、日，我国正式颁布实施了智能建筑设计标准，它标志着我国智能建筑水平的进一步提高。武汉科技大学硕士学位论文第页第二章现场总线技术在当前工业制造中，自动化技术作为一种重要手段，它能促使工业生产高质量、低消耗、安全、长时间运行。由于社会的发展，自动化技术也有很大的发展空间，到目前为止，自动化技术已经进行了次工业改革：第一次飞跃是世纪中期以微电子技术的发展为基础的，从传统的设备手动控制发展到现在的仪表检测、按键控制等等；第二次飞跃是以计算机技术的发展为基础的，上世纪、年代，伴随着集散控制系统的发展，我们能够使用计算机控制分散的、单回路的测控系统，控制室的仪表也已经逐渐被各种功能模板所取代，这样就能有效的

12、实现回路调节。从上世纪年代开始，现场总线技术已经慢慢的融入到了现代工业发展中，标志着第三次工业改革的到来。现场总线其实就是比较低成本的工业数据总线。现场总线是“连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输多分支结构的通信网络啼。现场总线线技术采用串行通信方式，将信息一段一段的发送出去，具有特殊功能的设备都可以通过一条现场总线连接起来，这样就能实现现场设备与主控设备之间的通信。现场总线技术自从被引进以后，在性能和结构体现出了它巨大的优越性。为了占领市场，很多大公司都自己研发了具有自己特色的总线协议标准。这些优秀的总线标准被许多同行业的公司广泛的引用。如总线几乎被应用于所有的汽车制造厂，而则占据

13、了石油化工、钢铁等工业领域的相当市场份额。现场总线系统的特点现场总线具有它自己独特的特点，为了直观的了解它，我们用传统的集散控制系统（）跟它相比较哺：（）信号使用数字化传输方式系统一律使用数字信号来实现底层传感器、控制设备之间的信号传输和上层工作站及高速网络之间的信息传递与交换。为了达到高效率、取向、多变量、多站点之间的可靠通信，我们在网络通信中采用了大量防止冲突、纠错的技术措施。（）系统结构分散我们知道，以前的采用主从结构的模式，分别是“操作站一控制站一现场仪表。就是现场设备通过现场总线连接起来，然后在使用中央控制系统控制中间的主控机来实现现场操作。每个现场设备都可以作为一个独立的智能节点，

14、可分别完成各个模块的功能，然后使用公用的网络协议标准，这样就能互相兼容。这样，如果其中的一个节点出现问题，我们只需要检查相应的功能模块，不会影响全局。这样整个系统就变的更加可靠和安全，操作起来也比较简单。（）兼容性强因为现在的厂商比较多，如果总线协议不兼容，就会出现不同厂商产品之间不能通用的缺点，现场总线在使用上克服了这个缺点。而传统产品与产品之间是互不兼容的，第页武汉科技大学硕士学位论文不能组合在一起使用。（）能够连入互联网现场总线技术及指标是面向消费者的。只要产品制造商遵循总线通信协议，就可以将不同厂家生产的分布在不同地区、用途各异的设备仪器连接起来，资源都是共享的。而且现场总线的通信网络

15、能够连入互联网，这样网络上的资源都能够实现共享。（）传输介质和种类繁多的拓扑结构现场总线可使用多种传输介质进行信息传递，我们可以根据整个系统中节点的空间分布情况，采用不同种类的网络拓扑结构来达到要求。在智能建筑中的应用由于建筑智能化领域的要求相对于工业自动化领域要低一些，它在通信的实时性、准确性等方面没有很高的要求。所以当我们从安装、运营成本等方面考虑时，那些成本昂贵的现场总线技术其实在建筑领域方面并没有很大的优势，相反都不适合于现在的智能建筑。主要是为提供统一的协议标准，使用全数字化的信号传输方式，来提高信息传递的准确性、高效性口，。下面简要介绍智能控制系统中比较具有代表性的三种协议，通过协

16、议的描述和对比分析它们的优缺点。发展状况在年代初期，美国埃施朗公司（）开始致力于技术平台的开发口。（）的就是“局部操作网络，把网络中的设备看成一个个的节点，它的整个网络由不同功能的各个节点组成，每个节点的功能也不一样，可依据客户的要求来选择。设备与设备之间可以通过不同的传输介质进行连接，但要遵循网络协议标准。通信协议概述技术的核心就是在总线上发送和接收数据的同时能够完成各种服务。的协议模型是分结构的，它专门用于自动化系统中的操作系统，协议中的数据是以数据包为基本单位就行传输的陴。在通信方式上采用一种（基于载波侦听多路访问介质访问控制）的方式来避免传输过程中数据的冲突和数据传输错误，称为带预测的

17、算法阳。协议可以使用双绞线，电力线，超声波、光纤、，红外线等进行信息传递¨引。开发平台与既可以作为通信协议网络开发的基本工具，如、等，又可以作为网络协议分析工具。作为一种编译环境主要是用来实现应用层的代码开发。则是用来编译单个节点的功能程序，保证节点功能能够正常的运行。武汉科技大学硕士学位论文第页应用迄今为止，很多著名的公司包括、等都在使用。刚开始的时候主要是应用在工业领域，主要是实现最基本的自动化控制技术规范。后来又由于科学技术的不断完善，人们开始把它主要应用到智能建筑中。厂商在使用了一段时间后，为了能使各个厂家的产品互相兼容，他们就把技术推向了全世界，把他定为了欧洲总线标准。协议

18、支持“总线型、环型、树型、混合等拓扑结构。协议也能够接入互联网，这样就能使用网络进行远程操作。协议概述（）即楼宇自动控制网络数据通信协议。它由美国供热、制冷与空调工程师协会组织的标准项目委员会制定，随后被世界各国列为了国际标准。以往的智能建筑系统主要由部分构成即控制部分和信息传递部分，中央处理器和主控机主要是用来对现场设备进行操作管理的，用户只要使用控制设备就能完成各种服务，而总线协议主要是为了保证数据按照开发者规定的格式发送，使主控设备和现场设备都能够识别协议规范。协议也是总线协议的一种，它主要是实现最底层的设备之间的信息传输，保证他们传输的正确性和高效性，至于具体的功能实现方式，它不涉及到

19、此方面。协议模型为：（）不管是主控设备还是底层的控制设备，他们都使用相同的协议，是在同一个完全开放的平台上工作。（）我们可以用对象和属性来分别描述现场设备和功能，这种通信协议描述了设备之间互相进行信息传递的方式，设备的具体实现功能是由属性来决定的，而属性又是由接收到的对象信息所决定的，。（）设备的功能服务取决了协议标准是否全面，因为对象的属性不是由它自己决定的，而是由工程技术人员编写的数据信息决定的，对象只是执行这些信息而已。（）该协议标准的使用范围比较大，包括消防、照明、暖气、空调、制冷设备等。的体系结构作为一种公用的的网络协议标准，它的体系结构同其他总线协议一样，都是依据的结构模式所设计的

20、，不存在不兼容的问题，它的七层网络模型如图：第页武汉科技大学硕士学位论文应用层网络层（）类型（主从令牌传递）图的协议构架图协议标准从功能和具体的实现环境考虑，目前它仅支持五种不同组合类型的数据链路和物理层规范¨：（）类型逻辑链路控制（）协议；（）：（）主从令牌传递协议；（）点到点协议；（）。厂网段、网段物理网段门物理网段一物理网段物理网段二二二二二二网络阳物理网段口物理网段一二：网段。一。、一司，、一匕，物理网段口物理网段网“：！，网段网段、一，曼、物理网段广物理网段广物理网段：兰网段图的网络结构图的传输媒介包括双绞线、同轴电缆和光缆等。它可以根据现场设备的具体分布情况选择不同的拓扑

21、结构，包括星型和总线拓扑。从图中我们可以看出整个网络都是由一根现场总线连接起来的，这样的结构比较简单，操作起来也比较的方便。简介就是欧洲安装总线（），为了便于在全球推广，又叫做电气安装总线（）副。的管理机构委员会（）目前拥有多家会员（包括、等），他们占武汉科技大学硕士学位论文第页领了全球大部分的市场份额，对总线的普及和推广起到了巨大的作用虽然我国的智能建筑起步比较晚，但发展势头迅速，目前已有多家厂商把总线协议定为自己的标准，与国际市场接轨。后来总线越来越受广大用户的青睐，为了达到现场总线的统一标准，人们把它定为家庭网络标准劓。协议同样是根据模型所设计的，所以结构的所有功能它都具有作为传输介质的

22、总线目前可支持双绞线（）、电力线（）、无线电（）和红外线（）四种介质；在数据链路层中，为了实现数据的准确、高效的传输、同样采用了带有冲突避免的载波侦听多路访问（）技术，使用这种技术可以有效的解决数据在传输中的各种错误；网络层主要是用来控制整个网络中的对象接入数目。这样就涉及到了拓扑结构的问题，它有自己独特的拓扑结构，在下面将具体介绍；传输层主要是用来实现数据的安全高效的传输。总线具有以下特点：）分布性：在整个构架上有自己独特的优势，它的网络中不需要中央管理系统或者主控机，就能完成底层设备的服务请求。这样的系统结构使它使用起来比较的简单。）开放性和兼容性：总线协议拥有庞大的客户群，这些协议标准都

23、是对外开放的，这样当不同的厂商使用了相同协议标准的时候就能很好的兼容。而且它也支持互联网操作，同样能实现远程管理和控制。）互操作性：设备之间信息的传递可以实现多种形式的发送和接受方式。）灵活性：因为总线支持双绞线、电力线和无线，所以它的布线比较简单，不需要很复杂的网络环境。的网络拓扑结构网络是一个点对点的具有可拓展性的网络。由于总线上不需要使用主控设备，所以网络上的每个设备都在一个公共的平台上实现信息的传递。为了便于安装，技术人员在设计的过程中对他的总线结构进行了规定，其网络拓扑参见图。网络中采用了域（）、区（）、线（）的分层结构。整个网络由很多条不同的线路组成，每一条线路上面都可以在连接个底

24、层控制设备，可以根据实际的需要用线路放大器（）扩充到个设备。当线路中的底层设备比较多的时候，我们又可以用线路耦合器将条线路连接在一起，这样的网络是很庞大的，同时也构成了一个域。而通过干线耦合器（）又可以将个不同的域连接到一起。通过计算可知，在一个网络中最多可以容纳个设备，一般实际设计时为××个设备。第页武汉科技大学硕士学位论文图网络拓扑机构图从网络结构角度看，独立的、分散的传感器与执行器电气设备仅仅是的分布网络节点，其本质上是典型的现场总线控制系统，协议设计和规划上完全是针对建筑领域。从图中可以看出，最底层的网络设备可以看成是具有不同功能的网络节点，任何一个网络节点的损坏都

25、不影响整体的运行情况，所以在实际操作中如果底层设备出现了问题，我们不用检查整个网络，只需要检测出现错误的系统就可以了。这种方式使得整个系统的维护和维修变的很方便，不用耗费巨大的工作量去检测每一个底层设备。在实际的施工中，工程师们发现，由于楼宇环境或者施工场景的不同，我们需要根据实际情况来设计整个网络的拓扑结构，这时候就要很好的应用线耦合器和域耦合器。使用总线的这种网络结构，可以减少厂家在安装和维护时的工作量。一旦某个设备出现问题，检修起来也特别的方便。同时对于整个网络的最小单元线路我们也作出了如下的规定：每条线路介质最大长度：；底层设备之间的最远传输距离：；线路上的底层设备与线路上的电源之间的

26、最远距离：；同一条线路中不同电源之间的最远距离：。信号传输由于的整个网络系统比较庞大，我们可以把线路上的每个网络设备看成一个个的节点，节点之间是通过电信号来进行信息传递的，在一个建筑中，各个电气设备的动作完全是个随机事件，如在某一个时刻，可能同时有几个灯开关被揿下，某个房间要打开一幅窗帘而另一个房间要关闭一个空调阀门，这些操作指令都是随机产生的，而且同一时刻可能发送和接收多个操作指令。也是采用的串行传输方式，这样就保证了数据传输的效率，以及保证数据不会丢失。武汉科技大学硕士学位论文第页在智能建筑中的应用以前的自动化安装技术中，工程量比较大，安装和维护起来比较的费时费力。而且很多的系统都不能兼容

27、，导致在一个施工环境中使用了多个控制系统，这样是完全不能满足客户需要的。后面随着技术的发展，越来越多的客户开始喜欢上了这种总线技术，因为它的网络中不需要中央控制系统，它还能使用电力线进行信号传输，使工程量大大减少。电气安装中的线域耦合器能够根据实际的施工环境任意的对线路进行设计，操作起来非常的方便羽。下面我们将列举它在照明和安防系统中的应用：）照明系统，我们可以用触摸按键控制系统，实现灯光开关和亮度的自由调节。）安防系统，当出现安全问题的时候，系统能够及时的报警，不需要进行长时间的人工监测。第页武汉科技大学硕士学位论文第三章触摸按键的设计概述本章主要介绍的按键的发展史，并对比分析了几种按键技术

28、，对电容式触摸按键的电路原理图进行了分析，分析了二极管的充放电过程以及人体触摸感应的原理。按键发展概述通常，我们所接触到的面板都是机械式的开关，需要人工操作。具体的实现方式是由控制面板所在设备对质量、价格和可靠性的要求所决定的，但是机械式的实现方式都受环境的影响、容易导致误差，容易磨损、使用时间有限且外观在美学上的选择也比较有限。随着消费者生活质量的提高，产品外观越来越成为决定其市场是否成功的重要因素，这就要求工程师在不牺牲技术性能的条件下，采用比较合适的控制面板技术。触摸式按键已经发展了很多年，但由于他的成本比较高而且不太稳定等原因，直至近几年才开始在电子设备上大量的运用。特别是最近几年智能

29、家居等智能化电子技术的发展迅猛，触摸按键的优势更加的明显。触摸按键触摸按键概述目前市场上主要使用的触摸按键技术主要分为三类，即电阻式传感器、电容式传感器和电感式传感器。电阻式传感触摸由于价格便宜应用较为普遍，通常应用于电脑、商场和消费电子产品。电阻式触摸按键原理比较类似于触摸屏技术，它需要由多张导电薄膜上面按照按键的位置印制而成，因此这种按键技术需要在设备表面贴一张触摸薄膜。这种方案经常会因为电阻膜的损坏或者劣化而需要经常校准或失效，它表面的电阻膜还可能被划伤，因此这种按键技术不适合在公共场合下使用。电感式触摸传感的应用范围比较广泛，它的面板可以使用塑料、钢化玻璃或者铝来制造。而且触摸面板的时

30、候不需要用手指直接接触，我们可以隔着某些工具来对它进行操作。由于它的面板使用的材料比较特殊，所以外观看起来比较的美观，这就为它的销售市场奠定了基础。技术人员主要把他应用到那些需要长期用手接触的产品中，比如洗衣机，厨具矗盘】弋电容式触摸按键结构和电阻式基本差不多，只是设计原理不同而已，但是其采用电容量为判断标准，它同电阻式按键一样存在一个明显的缺点，都需要在按键的表面加一层导电薄膜，这对产品的长期使用提出了挑战。传统上，电容式触摸按键都是玻璃的，主要应用于多媒体和按键开关上，由于它的触摸表面通常会被密封起来，因此它的耐用性就得到了大大的加强，而且能够防尘、抗污。而感应按键则采用了比较个性化的技术

31、来实现触摸控制，这种技术也是通过电容量来进行判断，但它采用的是感应式的，即人体不需要直接接触按键的表面，它就能对人体的触摸作出反应引。武汉科技大学硕士学位论文第页电容式触摸感应按键电容式触摸感应按键原理我们知道，平行板电容器有上、下极板，极板中间是一层介质，可以根据实际情况设定。电容器的个极板之间聚集着大部分的能量，其中的一个极板上电荷数量的变化将引起跟它对应极板上电荷数量的增减，这样由于电荷的移动，在电容内部就会形成电流瞳¨。电容式感应按键的金属电极，放置于非金属面板内，并连接交变的电信号，如图所示。如果在非金属面板的另一侧与金属电极对应放置另外一块金属板，如图所示，这样就形成了一

32、个平行板电容器，中间的非金属面板可以看成是介质。由于电场被封闭在个金属极板之间，所以大部分能量均集中在非金属面板内，如果在非金属面板外隔着金属，手指触摸对其能量损失的影响就很小。菲金藕蕊板金属电极图电容式按键原理图非金属面板图电容式按键原理图如果把极板外侧的金属板去除，电场的能量就会穿过非金属的密集区，向外传播，如图所示。当外界有导体靠近非金属面板表面后，电磁场即在导电介质中传播。自由移动的电子在电场中形成了电流，中间会产生能量损耗。由于人体组织中充满了传导电解质，当手指靠近时，同样会引起电磁能量损耗。因此只要检测流经感应电极的电能变化，就可以判断出是否有手指靠近非金属面板。图电容式按键电场能

33、量图第页武汉科技大学硕士学位论文电容感应按键取样电路分析图电容感应按键取样电路图图为电容感应按键取样电路图，从电路图中我们可以看出此电路由个分离的元件组成，其脉冲信号频率为，幅度，占空比为。我们可以通过读取电容上的电压值判别是否有手指靠近操作面板瞳羽。具体原理分析如下：二极管正向导通电压为，在脉冲信号跳变为高电平（）时，此时假定电容上电压为，整个电容的充电回路根据电容的电压大小会出现如下种情况：（）当（一）时，则充电回路为图（），充电时间常数【×一，电容的充电电压：叫（一）（一九）（）（）当（一）时，则充电回路为图（），充电时间常数【×××由，电容的充电

34、电压为：叫（一叫九）当二极管上的振荡脉冲信号跳变为低电平时，电容的放电回路根据电容电压大小也会出现以下种放电回路：（）当时，放电回路为图（），放电电路的××，其放电时的电容电压为：防“（）（）当时，放电回路为图（），放电电路的××，其电容电压为：。图二极管充放电原理图在该电路中，由于充放电电阻大，流过的充放电电流小，二极管的导通电压也较小，若以充电电路为图（）、放电电路为图（）来计算，充电时间常数【放电时间常数，而充放电时间为（）。假定二极管电压在微弱电流下按计算，根据（）式和（）式，运用迭代可计算出电容电压最后稳定在，而以上计算不考虑由手指触摸等任何情

35、况引起的能量损耗。整个电路中的充放电是不停的进行的，直到能量损耗完昭引。当手指靠近金属极板时感应电极处存在的微弱电磁场被传导至人手指内电解质中，同时消耗了部分能量，电容补充的电荷将减少，因此电容的电压将下降（图）当变化量达到最小检测精度要求时，系统即可通过计算识别出是否有手指或其他导电物体靠近操作区。图电容的电压变化示意图第页武汉科技大学硕士学位论文第四章基于总线的触摸感应面板的硬件设计本章主要介绍了基于总线的触摸感应面板的硬件设计方案，详细介绍了它的电容式触摸感应芯片的工作原理以及主控芯片的工作流程。设计方案整个硬件设计方案是以公司的位单片机作为控制系统的主芯片，以电容式触摸感应芯片作为触摸信号输入系统的辅助芯片来设计的。通过触摸感应芯片感知人体对按键的触摸情况，然后将模拟信号转换为数字信号传送到主控芯片上去，在由主控芯片依照网络协议分析和处理数据信息。硬件方框图如图。电源模块时钟电路一、看门狗电厂路￥卜、卜模块图面板硬件方框图按键芯片资料介绍的特点（）通过矩阵方式可以实现高达个触摸按键。（）支持实现滑动触摸开关。（）支持直接、编码、串联和矩