?? 電容觸摸技術作為一種實用、時尚的人機交互方式，已經被廣泛的應用到各種電子產品，小到電燈開關，大到平板電腦、觸摸桌等。隨之而來的是考驗產品設計者如何發揮智慧，在把產品用戶界面設計得方便簡潔的同時，又能呈現產品絢麗的外觀，從而帶來良好的用戶體驗。LED顯示由于界面友好，可以實時反映觸摸的位置信息，在電容觸摸產品設計中得到廣泛應用。本設計正是利用了大量的LED來實現呼吸燈、軌跡燈的特效，可以為例如燈光、音量、溫度等帶有調節功能的產品提供設計參考。
電容觸摸實現原理
MSP430根據型號的不同支持多種電容觸摸檢測方式，有RC震蕩、比較器、PIN RO，本設計使用的是PIN Relaxation Oscillator方式，原理如圖1，芯片管腳內部檢測電路由施密特觸發器、反向器，以及一個電阻組成，震蕩信號經過施密特觸發器變成脈沖信號，再通過反向器反饋回RC電路，通過Timer_A對施密特觸發器的輸出進行記數，再通過設置測量窗口Gate獲得記數的結果。當手指觸摸電極，電極上的C產生變化，導致震蕩頻率改變，這樣在定長的測量窗口就能獲得不同的記數結果，一旦差值超過門限，結合一定的濾波算法判斷就可以觸發觸摸事件。
圖1 PIN RO原理圖
LED PWM驅動方案實現
要實現LED呼吸的效果，就要求LED進行PWM調光，而要實現軌跡燈的效果，每一路LED必須是獨立的PWM控制。本應用由于使用了24個LED燈，需要24路的PWM輸出控制，MSP430G2955有32個IO口，通過IO口配合TIMER定時器，足夠支持24路的軟件PWM輸出。本實例采用德州儀器MSP430G2955，通過6個IO完成電容觸摸檢測，24個IO驅動24路LED，并預留了通訊口，設計實例如圖2。
圖2 實例演示圖
電路設計
原理圖設計如圖3，MCU通過一個5V轉3.3V的LDO給VCC供電，使用LDO的目的是為了保證電源的穩定，讓觸摸電路在檢測信號時不會因為電源的噪聲產生過大的信號偏差。電極上串的電阻作為ESD保護器件，如果在產品結構設計合理的情況下可以省去。電路中預留了UART口與主控系統通訊。
圖3 MCU電路
LED驅動部分電路如圖4， 由于每一個LED的電流在10mA左右，24個LED如果同時亮就有240mA，無法通過MCU IO口直接驅動，在每個LED上加一個三極管以及限流電阻，實現24路LED的控制。
圖4 LED驅動電路
本文介紹了使用MSP430G系列單芯片實現電容觸摸轉輪和24路獨立PWM輸出LED控制方案，在一些需要低成本的產品設計，又要對多種LED特效控制的場合，有很大的使用價值。MSP430系列單片機以低功耗和外設模塊的豐富性而著稱，而針對電容觸摸應用，MSP430的PIN RO電容觸摸檢測方式支持IO口直接連接檢測電極，不需要任何外圍器件，極大的簡化了電路設計，而本設計文檔中使用的MSP430G2XX5更支持多達32個IO口，可驅動24個以上的LED燈，達到理想的顯示效果。MSP430電容觸摸轉輪方案通過4個IO口完成4個通道的電容檢測，配合特殊的電極圖形，就可實現轉輪的設計。
