電容式傳感系統(tǒng)101

　　該電容式傳感系統(tǒng)的基本元件包括：一個可編程電流源、一個精密模擬比較器和一根用來按順序傳輸一組電容式傳感器信號的多路復用總線。在本文所討論的系統(tǒng)中，一個弛張振蕩器起著電容傳感器的作用。該振蕩器的簡化電路示意圖如圖3所示。

　　圖3：電容式傳感弛張振蕩器電路。（online）

　　比較器的輸出被送進脈沖寬度調制器（PWM）的時鐘輸入電路，該PWM負責對一個時鐘頻率為24MHz的16位計數(shù)器進行門控。傳感器上面的手指使電容增大，從而導致計數(shù)值增加。就是基于這一原理來檢測到手指的存在。該系統(tǒng)的典型波形示于圖4中。

　　圖4：電容式傳感弛張振蕩器電路的波形。（online）

　　該設備的實現(xiàn)原理圖如圖5所示。

　　圖5：電容式傳感電路原理圖。（online）

　　為了實現(xiàn)電容式傳感和串行通信，該電路采用了賽普拉斯的CY8C21x34系列中的PSoC IC芯片。該芯片包含一組模擬和數(shù)字功能塊，這些功能塊可由存儲于板上閃存中的固件來配置。另一顆芯片負責處理RS232的電平移位，以便建立到主機的通信鏈接，并實現(xiàn)波特率為115，200的電容式傳感數(shù)據(jù)記錄。四個電容傳感按鍵的引腳分配在圖5的表中給出。PSoC是通過一個包含電源、地以及編程引腳SCL和SDA的ISSP接頭來實現(xiàn)編程的。而通過一個DB9連接器將電腦與電容式傳感電路板相連。

　　PSoC利用程序固件來配置，還采用一個5V工作電源和一個內部生成的24MHz系統(tǒng)時鐘。對該24MHz時鐘進行1:26分頻，產(chǎn)生一個為實現(xiàn)115，200波特率的TX8模塊時鐘。電容傳感用戶模塊選擇以“周期法”（Period Method）來運行，在該工作模式中，計數(shù)在固定數(shù)量的弛張振蕩器周期中累加。換言之，16位計數(shù)器值代表了一個與傳感器電容成正比的周期。

　　代碼段1（詳見本刊網(wǎng)站）羅列了系統(tǒng)固件的功能。與設立電容式傳感系統(tǒng)相關的大部分工作都已被編為一組由C程序來調用的標準CSR例行程序。例如：CSR_1_Start（）負責配置PSoC的內部布線，以使電流源DAC與模擬多路復用器相連，而比較器與經(jīng)過正確初始化的PWM和16位計數(shù)器相連。