基於Microchip PIC16LF1559的智慧酒店觸控面板方案

隨著生活品質的提高，大多數酒店已經進行智慧酒店設計模式。一卡式房卡開啟整個房間的供電模式，酒店觸摸面板，則開啟了整個房間的智慧模式。酒店觸控面板功能包括插卡取電、燈光控制（浴室燈、廊燈、檯燈等）、場景模式（明亮模式、閱讀模式、電視模式、睡眠模式）、窗簾和綁簾開關控制，住宿提示控制（勿打擾、退房、清洗等），空調控制和排風扇控制，同時將各個房間的控制模式數據，發送到中控後台，以便前台人員了解到房間信息情況。

本方案主要介紹Microchip觸摸按鍵和接近感應的觸控面板方案，目前PIC和Atmel等眾多MCU產品都帶有1D Touch功能，1D Touch功能包括觸摸按鍵、滑條、滾輪和接近感應等。本方案選用Microchip PIC16LF1599進行設計，最多支持17路Touch Channels。Microchip觸控方案可以通過車規級嚴苛的ESD/EMI抗干擾能力和EMC兼容性，適應各種異常嘈雜電磁環境，在厚手套操作、手寫筆、壓力感應、防水防潮、強光照等環境。

在進入設計前，首先介紹下Microchip的觸控方案原理。PIC16LF1599採用mTouch技術，通過差分電容分壓器（CVD）方式，簡單說明就是手指按壓引起電容變化，從而檢測到電壓變化。CVD 是一項基於電荷/ 電壓的技術，僅使用模數轉換器（ADC）模塊即可測量引腳上的相對電容。由於只需要一個常見的PIC 器件外設，因此此技術可在大多數MCU上實現。此技術根據內部ADC 採樣和保持電容的大小來執行相對電容測量。具體步驟分三步。

第一步：預充電電容，將兩個電容充電至相反的電壓。第一次執行為“採樣A”。第二次（在步驟4-6 中介紹）為“採樣B”。

第二步：連接電容並使其穩定，將兩個電容並聯並使電荷穩定。隨著外部電容的增大，初始電荷也會增加到內部電容不發生變化，因此其電荷保持恆定。。

第三步：ADC 轉換，Chold 上的最終電壓由外部電容大小與內部電容大小的關係決定；

重複第一到第三步：再次執行上述操作，但這次將預充電電壓反轉。兩次結果的差值用作當前傳感器讀數。如下圖片。
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       接下來，介紹下電容式接近感應的原理。

       電容式接近感應通過檢測傳感器上由於用戶觸摸或接近而產生的電容變化。對於Microchip 解決方案，傳感器可以是任何通過可選串聯電阻連接到MCU的引腳的導電材料。通常，傳感器附近的任何導電物體或具有高介電常數的物體都會影響傳感器電容。電容式接近傳感器的掃描方式與電容式觸摸傳感器的掃描方式相同。器件不斷監視傳感器的電容，並等待出現重大的變化。接近信號的變化會明顯小於觸摸信號的變化，因為它必須在空氣（而不是塑料或玻璃）中長距離有效，空氣是最有可能的電場介質。為了維持可靠檢測，系統需要保持良好的信噪比（Signal-to-Noise Ratio，SNR）。 如下圖。 

       開發設計說明： 

       開發環境採用Microchip MPLAB X IDE進行，通過MCC代碼配置器進行操作，此部分可以參看我的系列博文 -- Microchip代碼配置器MCC學習教程，裡面對MCC如何一步步操作和各模塊功能使用有詳細的圖解說明。我們現在直接進行操作設計，通過簡單幾步完成PIC16LF1559的觸控方案。