測量方法

　　適用于單片機測量導電焊盤電容的方法如下：

　　1. 電容分壓器;

　　2. 充電時間測量;

　　3. 電容檢測模塊。

　　所有這三種方法都不需要外部元件;但在測量和解析電容時確實對單片機有一些要求。

　　1. 電容分壓器

　　此方法需要具有內部具有ADC的單片機，對于多數(shù)系統(tǒng)而言這已經(jīng)是普通要求了，對單片機不再有其他功能要求。此方法使用ADC的內部保持電容以及電路板上導電感應焊盤的電容來產生電壓，電壓取決于傳感器的電容。然后使用ADC測量電壓，再由軟件進行處理。

　　正常工作期間，在進行模數(shù)轉換時，圖2中的模擬多路開關用來選擇、測量單片機引腳(稱作選取的通道)上的電壓。允許保持電容器充電至引腳電壓，充電時間為采集時間，然后采樣開關斷開，ADC產生保持電容上電壓的數(shù)字表示。

　　當單片機的引腳被模擬多路開關選中時，它們還可以配置成數(shù)字I/O，這使得我們能夠把保持電容充電或放電至電源電壓的上下軌值。

　　這種測量方法需要若干步驟。一些步驟的時序可能是至關重要，因為電容的泄漏和延時將導致讀數(shù)漂移。

　　i) 要為測量初始化系統(tǒng)，我們需要在系統(tǒng)中對電容進行適當?shù)某浞烹姟Ｍㄟ^使用模擬多路開關選擇未占用引腳并把它配置為高輸出驅動，我們可以對內部保持電容器進行充電。同時我們需要確保傳感器沒有充電。我們把連接傳感器的引腳配置為低輸出驅動，它使傳感器接地。

　　ii) 一旦傳感器電容已經(jīng)放電，且保持電容器已經(jīng)充電至正電源電壓，連接到傳感器的引腳上的輸出驅動被禁用。這時，至電容的線路浮空，電容可以通過引腳或板泄漏獲得一些電荷。正因為如此，這一步的時間應盡可能短。

　　iii) 使用模擬多路開關選中連接到傳感器的引腳，這將使保持電容與傳感器并聯(lián)。保持電容充電至Vdd，而傳感器則完全放電。其結果就是電流從保持電容流至電容傳感器。模擬多路開關允許雙向電流，盡管其阻抗確實會導致一些電流損耗。

　　iv) 在足以使系統(tǒng)穩(wěn)定下來的時間之后，模數(shù)轉換啟動，采樣開關斷開，如圖2所示。然后測量保持電容上的電壓。這個穩(wěn)定時間非常短，轉換通?？梢栽谙乱粭l指令處開始。

　　保持電容上的電壓取決于傳感器電容，即傳感器寄生電容和用戶手指電容之和，如果觸摸的話。這引出了下面的關系式，電壓由ADC測得。

　　公式2：保持電容上的電壓

　　其中：

　　VChold是由ADC測得的電壓

　　Vdd是單片機電源電壓

　　Chold是保持電容的電容，對于測試器件而言是10pF

　　Cp是傳感器寄生電容

　　Cf 是手指產生的電容

　　從公式中可以看到，手指按壓加入的電容將導致保持電容上的電壓下降。這將轉換為ADC輸出結果的較低值。

　　讀數(shù)的分辨率由ADC分辨率決定。由于這個原因，推薦使用10位ADC。可以使用較低分辨率的ADC，但它將需要更大的電容改變量，而這通常要求較小的極板間距和更薄的接口面板。因為測得的電壓通常要低很多，為了提高ADC分辨率，可以使用比電源電壓更低的參考電壓來進行轉換。該參考電壓的改變將增大每一數(shù)字位能夠分辨的電壓，但要小心避免飽和。當被轉換電壓超過參考電壓，而ADC只能以其最大輸出碼進行響應，這樣就會出現(xiàn)飽和。因為電容式測量非?？?，通常為10～20µs，可以對傳感器進行過采樣，以便提高分辨率。