基于Microchip PIC16LF1559的智慧酒店触控面板方案

随着生活品质的提高,大多数酒店已经进行智慧酒店设计模式。一卡式房卡开启整个房间的供电模式,酒店触摸面板,则开启了整个房间的智慧模式。酒店触控面板功能包括插卡取电、灯光控制(浴室灯、廊灯、台灯等)、场景模式(明亮模式、阅读模式、电视模式、睡眠模式)、窗帘和绑帘开关控制,住宿提示控制(勿打扰、退房、清洗等),空调控制和排风扇控制,同时将各个房间的控制模式数据,发送到中控后台,以便前台人员了解到房间信息情况。

本方案主要介绍Microchip触摸按键和接近感应的触控面板方案,目前PIC和Atmel等众多MCU产品都带有1D Touch功能,1D Touch功能包括触摸按键、滑条、滚轮和接近感应等。本方案选用Microchip PIC16LF1599进行设计,最多支持17路Touch Channels。Microchip触控方案可以通过车规级严苛的ESD/EMI抗干扰能力和EMC兼容性,适应各种异常嘈杂电磁环境,在厚手套操作、手写笔、压力感应、防水防潮、强光照等环境。

在进入设计前,首先介绍下Microchip的触控方案原理。PIC16LF1599采用mTouch技术,通过差分电容分压器(CVD)方式,简单说明就是手指按压引起电容变化,从而检测到电压变化。CVD 是一项基于电荷/ 电压的技术,仅使用模数转换器(ADC)模块即可测量引脚上的相对电容。由于只需要一个常见的PIC 器件外设,因此此技术可在大多数MCU上实现。此技术根据内部ADC 采样和保持电容的大小来执行相对电容测量。具体步骤分三步。

第一步:预充电电容,将两个电容充电至相反的电压。第一次执行为“采样A”。第二次(在步骤4-6 中介绍)为“采样B”。

第二步:连接电容并使其稳定,将两个电容并联并使电荷稳定。随着外部电容的增大,初始电荷也会增加到内部电容不发生变化,因此其电荷保持恒定。。

第三步:ADC 转换,Chold 上的最终电压由外部电容大小与内部电容大小的关系决定;

重复第一到第三步:再次执行上述操作,但这次将预充电电压反转。两次结果的差值用作当前传感器读数。如下图片。
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       接下来,介绍下电容式接近感应的原理

       电容式接近感应通过检测传感器上由于用户触摸或接近而产生的电容变化。对于Microchip 解决方案,传感器可以是任何通过可选串联电阻连接到MCU的引脚的导电材料。通常,传感器附近的任何导电物体或具有高介电常数的物体都会影响传感器电容。电容式接近传感器的扫描方式与电容式触摸传感器的扫描方式相同。器件不断监视传感器的电容,并等待出现重大的变化。接近信号的变化会明显小于触摸信号的变化,因为它必须在空气(而不是塑料或玻璃)中长距离有效,空气是最有可能的电场介质。为了维持可靠检测,系统需要保持良好的信噪比(Signal-to-Noise Ratio,SNR)。 如下图。 


       开发设计说明: 

       开发环境采用Microchip MPLAB X IDE进行,通过MCC代码配置器进行操作,此部分可以参看我的系列博文 -- Microchip代码配置器MCC学习教程,里面对MCC如何一步步操作和各模块功能使用有详细的图解说明。我们现在直接进行操作设计,通过简单几步完成PIC16LF1559的触控方案。

        步骤一,系统时钟配置;
 


        步骤二,使用MCC启动Touch和EUSART模块;



        步骤三,引脚分配;



        步骤四,创建Button;



        步骤五,Button和Sensor关联;




        步骤六,新建Proximity;



        步骤七,Proximity和Sensor关联;



        步骤八,Sensor配置;



        步骤九,Debug配置,同时使能Data Visualizer;



        步骤十,EUSART配置;

        步骤十一,生成代码;



        步骤十二,增加应用程序;


        步骤十三,使用Data Visualizer的USART调试触摸功能,具体可以参考录制的视频。


场景应用图

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产品实体图

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