基于电容式触摸按键技术的七彩灯设计

1．2．3 触摸按键模块
本设计采用6个触摸按键，集成于一块触摸滑条上。其中1个按键作为多功能点动按键，短按时开关机，长按时则颜色循环渐变。其余5个按键同时支持点动与滑动用于改变灯光颜色。主控通过检测触摸按键信息完成开关机、颜色循环、颜色改变的功能。当主控检测到改变颜色的功能按键被触发时，会调整RBG三色灯各自占空比从而配比输出相对应的颜色。为了使按键检测更加精准，需要在每个触摸通道与主控之间串上2k电阻以减小干扰，同时应尽量保持每个触摸通道与主控距离相等。

2 系统软件设计
系统软件使用C语言编写，采用前后台方式构建和运行。主函数实现了系统前台中电流源自适应调节、按键循环扫描、判断触摸通道、执行通道功能的大循环，流程图如图3所示。

系统初始化包括了Timer 0初始化、I／O口初始化以及触摸通道初始化等。Timer 0初始化中，将其设定为16位定时器，并给定时器0赋以初值。I／O口初始化中设定3个通道为GPIO口用于模拟输出PWM功能，另有6个通道作为触摸按键使用。触摸通道初始化中执行电流源的初始化以及触摸基线初始化。电流源初始化后，通过电流源自适应的调节，可将由环境或噪声等因素对触摸通道扫描造成的干扰进行一定程度的抵消和降低，提高了触摸扫描的精度和稳定性。触摸基线初始化中提供了基线的参考值与误差范围，用于计算并判断被触摸的通道。主循环中将看门狗定时器设定为2．3s定时，需进行喂狗以防程序跑飞或死循环等错误，若未及时喂狗，则系统自动复位。
另有函数用于实现系统后台中断服务功能，包含定时器0中断和按键中断。定时器0中断通过调用其服务子程序调整RGB三色灯各自占空比，控制高低电平时长，配比出相应的颜色；按键中断通过调用其服务子程序进行按键的循环扫描，在扫描过程中，通过程序计算手指触摸值与基线的差值来判断被触摸的通道，从而根据被触摸的不同通道执行其相应的功能。
在6个触摸按键中，1个按键作为多功能点动按键，通过计数方式判断长短按。判断为短按时，程序将Switch变量取反，进行开关机；判断为长按时，程序执行Color变量的累加，进行颜色循环。其余5个触摸按键将其对应的整体触摸通道分配为七份，通过点动或滑动分别实现按顺序排列的彩虹七色。所有功能均需要在开机情况下执行，在颜色循环功能执行过程中，只需触摸任意通道便可退出循环。为了使灯光变化效果更好，程序采用计数方式执行占空比的改变，从而可实现颜色的渐变效果。

3 结语
随着科学技术的不断发展，电容式触摸按键技术已经在众多领域中得到了应用并体现出了其独特的优势，正在逐步替代传统的机械式按键。本文将该技术与实际设计相结合，利用电容式触摸按键完成了七彩灯的多种功能。在实际应用中，触摸按键的精确性决定着它是否能够准确地执行与其相对应的功能，因此该指标非常重要。本系统通过电流源自适应以及设定基线误差范围等方法确保了按键的稳定与准确。同时，不同的触摸面板材质与厚度会对触摸灵敏度造成影响。若触摸灵敏度控制不当，当灵敏度过低时，会造成操作不便甚至操作无效；相反，若灵敏度过高，会造成很多误操作导致系统不受控，所以触摸按键的灵敏度也需要控制。经试用表明，系统可长时间工作、灯光效果优美、颜色渐变效果明显。同时，触摸按键精度准确、稳定性强、灵敏度高，且具有抗环境因素和噪声干扰的能力。