嵌入式单片机基础篇（十一）之电容触摸按键

最新推荐文章于 2025-05-26 13:59:51 发布

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#嵌入式 #单片机 #stm32

本文详细介绍了STM32F1单片机实现电容触摸按键的工作原理，包括RC充放电电路及其公式，电容触摸按键的原理，以及通过IO口控制实现电容放电和充电的过程。通过理解电容值与充电时间的关系，可以判断按键是否被按下。

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stm32F1电容触摸按键详解

1、RC充放电电路原理：
在这里插入图片描述

（1）如上图所示，当开关关闭时，电容经过电阻R充电，最开始的瞬间电流为最大值V1/R，随后随着Vt越来越大，电流变小，电容充电速度变慢，当V1=Vt时，电流为0
（2）RC电路充放电公式：Vt = V0+（V1-V0）* [1-exp(-t/RC)]
V0 为电容上的初始电压值；
V1 为电容最终可充到或放到的电压值；
Vt 为t时刻电容上的电压值。
R 为充电电阻
C 为电容容值
e 为自然底数
t 为充电时间
如果V0为0，也就是从0V开始充电。那么公式简化为：Vt= V1* [1-exp(-t/RC)]
结论：同样的条件下，电容值C跟时间值t成正比关系，电容越大，充电到达某个临界值的时间越长。
2、电容触摸按键原理：
在这里插入图片描述

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。
电容触摸按键原理简而言之就是，当手指按下触摸按键的时候，相当于充电电容增大，那么所需的充电时间就变长，根据电容充电时间的差异来判断是否按下了触摸按键
上图的开关作用是，当开关闭合时，电容放电，当开关断开时，电容充电。用IO口代替的话是需要先将IO口配置成推挽输出，再将IO口置低电平0，来实现电容放电，再将IO口配置成浮空输入，相当于断开开关，此时电容开始充电
3、程序实现：

触摸按键程序与原理


#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
第一步：初始化，也就是先放电后充电
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0
	TIM_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);
}
第二步：输入捕获，上升沿捕获
//定时器2通道2输入捕获配置
void TIM5_CH2_Cap_Init(u16 arr,u16 psc