stm32电容触摸按键的实现

1、电容触摸按键原理
电容触摸按键在stm32f103zet6中硬件连接如下

触摸按键相对于传统的机械按键有寿命长、占用空间少、易于操作等诸多优点，传统的机械按键，正在逐步从手机上面消失。其原理如下：

R:外接电容充放电电阻
Cs:TPAD和PCB间的杂散电容
Cx:手指按下时，手指和TPAD之间的电容
开关：电容放电开关，由STM32 IO口代替

当手指没有触摸tpad时，电容为cs，充电时间Tcs比较短，而手指触摸tpad时，电容为cs和cx的并联，充电时间变长，通过检测电容的充放电时间来判断是否接触了tpad。

具体的工作流程：
（1）TPAD引脚设置为推挽输出，输出0，实现电容放电
（2）TPAD引脚设置为浮空输入，开始充电，同时开启TPAD的输入捕获
（3）等待充电至Vth，检测上升沿
（4）计算充电时间并比较

代码实现如下：

void TPAD_Reset(void)
{
  GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure; 
 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //使能PA端口时钟
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;  //PA1 端口配置
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;    //推挽输出
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
  GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);  //PA.1输出0,放电
 delay_ms(5); 
 TIM_SetCounter(TIM5,0);   //归0
 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN_FLOATING;  //浮空输入
 GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);  
}

void TIM5_CH2_Cap_Init(u16 arr,u16 psc)
{
 GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure; 
   TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
 TIM_ICInitTypeDef  TIM5_ICInitStructure;
 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5, ENABLE);  //使能TIM5时钟
 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);  //使能PA端口时钟
 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;   //PA1 端口配置
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;   //速度50MHz
   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN_FLOATING; //浮空输入
 GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);    //设置为浮空输入
    //初始化TIM5  
 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设定计数器自动重装值   
 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc;  //预分频器     
 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
 TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式
 TIM_TimeBaseInit(TIM5, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
 //初始化通道2 
   TIM5_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2; //CC1S=01  选择输入端 IC2映射到TI5上
   TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; //上升沿捕获
   TIM5_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; 
   TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;  //配置输入分频,不分频 
   TIM5_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x03;//IC2F=0011 配置输入滤波器 8个定时器时钟周期滤波
   TIM_ICInit(TIM5, &TIM5_ICInitStructure);//初始化I5 IC2
     TIM_Cmd(TIM5,ENABLE );  //使能定时器5
}

//得到定时器捕获时间，如果超时,则直接返回定时器的计数值
u16 TPAD_Get_Val(void)
{       
 TPAD_Reset();
 while(TIM_GetFlagStatus(TIM5, TIM_IT_CC2) == RESET)//等待捕获上升沿
 {
  if(TIM_GetCounter(TIM5)>TPAD_ARR_MAX_VAL-500)
   return TIM_GetCounter(TIM5);//超时了,直接返回CNT的值
 }; 
 return TIM_GetCapture2(TIM5);   
}   

//捕获读取n次,取最大值
u16 TPAD_Get_MaxVal(u8 n)
{
 u16 temp=0;
 u16 res=0;
 while(n--)
 {
  temp=TPAD_Get_Val();//得到一次值
  if(temp>res)
   res=temp;
 };
 return res;
}  

vu16 tpad_default_val=0;//空载的时候(没有手按下),计数器需要的时间
#define TPAD_GATE_VAL  100 //触摸的门限值,也就是必须大于tpad_default_val+TPAD_GATE_VAL,才认为是有效触摸.
u8 TPAD_Scan(u8 mode)
{
 static u8 keyen=0; //0,可以开始检测;>0,还不能开始检测  
 u8 res=0;
 u8 sample=3;  //默认采样次数为3次  
 u16 rval;
 if(mode)
 {
  sample=6;  //支持连按的时候，设置采样次数为6次
  keyen=0;  //支持连按   
 }
 rval=TPAD_Get_MaxVal(sample); 
 if(rval>(tpad_default_val+TPAD_GATE_VAL))//大于tpad_default_val+TPAD_GATE_VAL,有效
 {        
  if(keyen==0)
   res=1;  //keyen==0,有效 
  //printf("r:%d\r\n",rval);                    
  keyen=3;    //至少要再过3次之后才能按键有效   
 } 
 if(keyen)
  keyen--;                                   
 return res;
} 

#define TPAD_ARR_MAX_VAL  0XFFFF //最大的ARR值

u8 TPAD_Init(u8 psc)
{
 u16 buf[10];
 u16 temp;
 u8 j,i;
 TIM5_CH2_Cap_Init(TPAD_ARR_MAX_VAL,psc-1);//以1Mhz的频率计数 
 for(i=0;i<10;i++)//连续读取10次
 {     
  buf[i]=TPAD_Get_Val();
  delay_ms(10);     
 }        
 for(i=0;i<9;i++)//排序
 {
  for(j=i+1;j<10;j++)
  {
   if(buf[i]>buf[j])//升序排列
   {
    temp=buf[i];
    buf[i]=buf[j];
    buf[j]=temp;
   }
  }
 }
 temp=0;
 for(i=2;i<8;i++)
  temp+=buf[i];//取中间的6个数据进行平均
 tpad_default_val=temp/6;
 printf("tpad_default_val:%d\r\n",tpad_default_val); 
 if(tpad_default_val>TPAD_ARR_MAX_VAL/2)
  return 1;//初始化遇到超过TPAD_ARR_MAX_VAL/2的数值,不正常!
 return 0;                    
}

主函数如下：

 int main(void)
 { 
  u8 t=0;   
 delay_init();       //延时函数初始化   
  LED_Init();        //LED端口初始化，在其他帖子里面有关于LED_Init（）的定义
  TPAD_Init(6);   //初始化触摸按键12M的计数频率
    while(1)
 {                  
   if(TPAD_Scan(0)) //成功捕获到了一次上升沿(此函数执行时间至少15ms)
  {
   LED1=!LED1;  //LED1取反
  }
  t++;
  if(t==15)   
  {
   t=0;
   LED0=!LED0;  //LED0取反,提示程序正在运行
  }
  delay_ms(10);
 }
 }