电容触摸按键原理和实现

触摸按键相对于传统的机械按键有寿命长、占用空间少、易于操作等诸多优点。如今的手机，触摸屏、触摸按键大行其道，而传统的机械按键，正在逐步从手机上面消失。本文将给大家介绍一种简单的触摸按键：电容式触摸按键。

这里我们使用的是检测电容充放电时间的方法来判断是否有触摸， 图中 R 是外接的电容充电电阻， Cs 是没有触摸按下时 TPAD 与 PCB 之间的杂散电容。 而 Cx 则是有手指按下的时候，手指与 TPAD 之间形成的电容。图中的开关是电容放电开关（由实际使用时，可由单片机 的 IO代替）。

每次扫描时，先用开关将 Cs（或 Cs+Cx）上的电放尽，然后断开开关，让 R 给 Cs（或 Cs+Cx）充电，当没有手指触摸的时候， Cs 的充电曲线如图中的 A 曲线。 而当有手指触摸的时候， 手指和 TPAD 之间引入了新的电容 Cx，此时 Cs+Cx 的充电曲线如图中的 B 曲线。 从上图可以看出， A、 B两种情况下， 充电电压 达到 Vth 的时间分别为 Tcs 和 Tcs+Tcx。

这样，我们只要能够区分 Tcs 和 Tcs+Tcx，就已经可以实现触摸检测了，当充电时间在 Tcs 附近，就可以认为没有触摸，而当充电时间大于 Tcs+Tx 时，就认为有触摸按下（Tx为检测阀值）。

使用单片机算法如下： 我们把触摸焊盘连接到具有输入捕获功能的引脚上，在每次检测之前，我们先配置引脚为输出，将电容 Cs（或 Cs+Cx）放电，然后配置引脚为浮空输入，利用外部上拉电阻给电容 Cs(Cs+Cx)充电，同时开启单片机的输入捕获功能，检测上升沿，当检测到上升沿的时候，就认为电容充电完成了，完成一次捕获检测。在 MCU 每次复位重启的时候，我们执行一次捕获检测（可以认为没触摸，也称为触摸校准），记录此时的值，记为 tpad_default_val，作为判断的依据。在后续的捕获检测，我们就通过与 tpad_default_val 的对比，来判断是不是有触摸发生。