中心議題:

• 電容感應式觸摸按鍵方案在電磁爐中的應用

解決方案:

• 采用44pin的STM8S105S4製作按鍵顯示板
• 解決電磁爐工作環境中的幹擾問題

1 引言

相較於機械式按鍵和電阻式觸摸按鍵，電容式觸摸按鍵不僅耐用，造價低廉，機構簡單易於安裝，防水防汙

，而且還能提供如滾輪
、huadongtiaodegongneng。danshidianrongshichumoanjianyecunzaihenduodewenti，yinweimeiyoujixiegouzao
，suoyoudejiancedoushidianliangdeweixiaobianhua，suoyiduigezhongganraomingandeduo。ST針對家電應用特別是電磁爐應用，推出了一個基於STM8係列8位通用微控製器平台的電容式觸摸感應方案，無需增加專用觸摸芯片
，僅用簡單的外圍電路即可實現電容式觸摸感應功能，方便客戶二次開發。

2 方案介紹

ST的電容式觸摸按鍵方案通過一個電阻和感應電極的電容CX構成的阻容網絡的充電/放電時間來檢測人體觸摸所帶來的電容變化。如圖1所示
，當人手按下時相當於感應電極上並聯了一個電容CT，增加了感應電極上的電容，感應電極進行充放電的時間會增加，從而檢測到按鍵的狀態。而感應電極可以直接在PCB板上繪製成按鍵
、滾輪或滑動條的應用樣式，也可以做成彈簧件插在PCB板上
，即使隔著絕緣層（玻璃

、樹脂）也不會對其檢測性能有所影響。
diancilushicaiyongcichangganyingdianliudejiareyuanliduishiwujinxingjiare。jiareshi，tongguomianbanxiafangdexianquanchanshengqiangcichang，cilixianchuanguodaocitizuodeguodedibushi，guojuqiegejiaobiancilixianerzaiguojudibuchanshengwoliushiguodixunsufare，dadaojiareshiwudemude。zaibenjiejuefanganzhongcaiyong44pin的STM8S105S4做按鍵顯示板的主控芯片，控製13個按鍵的掃描、24個LED及一個4位數碼管的顯示

、I2C與主板的通訊，並留有一個SWIM接口方便工程師調試之用（如圖2）。

STM8S105S4采用的是ST高級STM8內核
，具備3級流水線的哈佛結構
，3.0~5.5V工作電壓

，內部16MHz RC可提供MCU 16MHz工作頻率
，提供低功耗模式和外設時鍾關閉功能，共有34個I/O可用。STM8S105S4 具有2KB的RAM和16KB的FLASH，還有可達30萬次擦寫次數的1KB EEPROM數據存儲器。
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3 電磁爐工作環境中的幹擾

1.電磁幹擾

電dian磁ci爐lu在zai加jia熱re鍋guo的de同tong時shi，也ye對dui電dian路lu板ban上shang感gan應ying電dian極ji正zheng向xiang或huo反fan向xiang的de電dian流liu，從cong而er會hui縮suo短duan或huo增zeng長chang按an鍵jian充chong放fang電dian時shi間jian
，會hui對dui按an鍵jian的de檢jian測ce造zao成cheng很hen大da影ying響xiang
，甚shen至zhi產chan生sheng誤wu動dong作zuo，常chang見jian的de方fang法fa采cai用yong硬ying件jian屏ping蔽bi和he過guo零ling點dian檢jian測ce來lai消xiao除chu電dian磁ci輻fu射she對dui按an鍵jian的de影ying響xiang。

硬件屏蔽

在STM8S的解決方案中，ST提供了感應電極和走線的設計規範和如圖3所示的Driven Shield功能（在Shield線上提供與按鍵管腳相同的驅動信號，電極與Shield之間的寄生電容就不會被充放電），能有效地減少感應電極走線的寄生電容對按鍵靈敏度的影響。 過零點檢測

1)硬件過零點檢測

過零點檢測可采用硬件實現，在硬件設計中
，可以增加如圖4 或圖5過零點的硬件檢測電路，通過在B端輸出為高電平時進行按鍵狀態的判斷，以期在電磁輻射最小的時候對觸摸按鍵進行檢測。

2)軟件過零點檢測

yingjianguolingdianjiancezengjiayingjiandianlushejidefuzaxing
，zengjiafanganchengben，zaiwomendejiejuefanganzhong
，zhenduidianciludegongzuohuanjing
，womencaiyongruanjianjinxingguolingdianjiance
，congerjiangdichengben
，youxiaojiejuedianciluzhugonglvdianluduichumoanjiandeganrao

2.電網幹擾

因為國內電網質量不一
，在一些質量差的地區，容易影響電磁爐觸摸按鍵的正常工作。如果不能做電源隔離，就會看到一下圖6的差別（藍色表示無按鍵，紅色表示鍵被按下），而er這zhe些xie圖tu還hai隻zhi是shi在zai電dian磁ci爐lu沒mei有you開kai功gong率lv的de情qing況kuang下xia的de
，當dang電dian磁ci爐lu工gong作zuo時shi產chan生sheng的de電dian磁ci輻fu射she將jiang會hui使shi看kan到dao的de信xin號hao更geng加jia雜za亂luan無wu章zhang。在zai實shi驗yan中zhong發fa現xian，采cai用yong與yu外wai界jie電dian網wang隔ge離li或huo使shi用yong軟ruan件jian濾lv波bo
，按an鍵jian效xiao果guo都dou能neng得de到dao明ming顯xian改gai善shan。
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3.濺水，濺油的影響

在zai電dian磁ci爐lu的de使shi用yong當dang中zhong，常chang常chang會hui出chu現xian水shui或huo油you濺jian到dao觸chu摸mo麵mian板ban上shang，它ta可ke能neng導dao致zhi按an鍵jian誤wu觸chu發fa，本ben解jie決jue方fang案an采cai用yong特te殊shu軟ruan件jian算suan法fa可ke靠kao地di將jiang覆fu水shui濺jian油you與yu手shou指zhi按an下xia的de狀zhuang態tai區qu分fen開kai。

4.環境自適應能力

電磁爐在工作的時候
，會產生大量的熱量與濕氣
，麵板溫度/濕度
，電路板溫度/濕度都是會在一個很寬的範圍浮動，而隨著使用時間的推移，包括玻璃麵板

、PCB板都會出現不同程序的老化，從而影響按鍵檢測的準確度。在ST的解決方案中，實現了自動校準功能，實時地提供環境檢測，實現環境自適應的機製。

總結

ST提供的解決方案包含了觸摸麵板自校準
、軟件濾波、ruanjianguolingdianjiancejihuanjingzishiyingdenggongneng
，jinkenengdishiyongruanjiansuanfaqupingbigezhongfuzahuanjingdeganrao，juyoudichengbenjigongzuokekaodengtedian。dangranzaiqitachanpindeyingyongzhong，yehuiyouyixieyudianciluhuanjingbutongdeyaoqiu，zhelizhishijieshaoleqizhongyixieyoudaibiaoxingdeganrao
，danzhiyaozhangwoledianrongshichumodegongzuoyuanli，haishiyouhenduozhongfangfalaichuligezhongyingyongqingkuang。