DSP实现PCB板电容触摸检测项目报告

一、项目描述

（一）项目介绍

本项目通过dsPIC33CK64MC105 Curiosity Nano开发板实现PCB板上的电容触摸检测功能。电容触摸技术是利用人体与PCB之间的电容变化来检测是否触摸，具有高灵敏度、良好的透光性等优点。我将利用DSP的强大处理能力，结合PWM和ADC技术，并使用UART来进行便捷调参，实现对PCB板上电容触摸信号的精确检测和处理。

（二）设计思路

1. 硬件设计：处理器使用了活动所提供的dsPIC33CK64MC105 Curiosity Nano板卡，并设计了一个电容触摸检测PCB板。两者通过杜邦线进行连接。DSP处理器用于处理触摸信号，电容触摸传感器用于检测触摸信号。
2. 软件设计：编写DSP程序，实现PWM信号的生成、ADC信号的采集、触摸信号的处理和识别。通过算法优化，提高触摸检测的准确性和响应速度。
3. 系统集成：将硬件和软件集成在一起，进行系统调试和优化，确保电容触摸检测功能的稳定性和可靠性。

二、简短的硬件介绍

（一）主要硬件组件

1. DSP处理器：选用dsPIC33CK64MC105芯片，其具有强大的数字信号处理能力和丰富的外设接口。
2. 电容触摸传感器：采用PCB绘制的电容触摸传感器，设计考虑了人体电容与PCB板之间的交互效应。传感器通过特殊的PCB布局和走线设计，能够精确地检测到人体触摸时引起的电容变化。

（二）硬件连接

DSP的ADC输入引脚连接到电容触摸板的输出，用于采集触摸信号。DSP的PWM输出引脚连接到连接到电容触摸板的输入端，用于控制触摸的灵敏度。

总共需要连接四根线：GND、PWM、ADC1和ADC2

三、软件流程图及各功能对应的主要代码片段及说明

（一）软件流程图

开始
│
├── 初始化DSP和外设
│   ├── 配置PWM
│   ├── 配置ADC
│   └── 配置GPIO
│   └── 配置UART
│   └── 配置TMR
│
├── 进入主循环
│   ├── 生成PWM信号
│   ├── 采集ADC信号
│   ├── 处理触摸信号
│   │   ├── 滤波处理
│   │   ├── 触摸识别
│   └── 串口数据解析（用于调PWM参数）
│
└── 结束

上面是我总结出来的一个流程，用图片表示的话就是下面这样：

：

（二）主要代码片段及说明

1. 初始化DSP外设和指定终端函数

void TMR1_IQR(void)
{
    ADC1.SoftwareTriggerEnable();
    if(ADC_Select == 0)
    {
        adc1_value = ADC1.ConversionResultGet(Channel_AN2);
    }
    else if(ADC_Select == 1)
    {
        adc2_value = ADC1.ConversionResultGet(Channel_AN9);
    }
    
    
    ADC_Select++;
    if(ADC_Select>2)
    {
        ADC_Select=0;
    }
}

void UART1_RXIRQ(void)
{
    if (rxIndex < BUF_SIZE - 1) {
        rxBuffer[rxIndex] = UART1_Drv.Read();
        
        if(rxBuffer[rxIndex] == 0x0A && rxBuffer[rxIndex-1] == 0x0D){
            rxComplete = true;
            rxIndex = 0;
            return;
        }
    } else {       // 缓冲区溢出
        rxIndex = 0;
        return;
    }
    
    rxIndex++;
}

SYSTEM_Initialize();
UART1_RxCompleteCallbackRegister(UART1_RXIRQ);
TMR1_TimeoutCallbackRegister(TMR1_IQR);

2. 配置PWM参数

if(pwm_enable)
{
    PWM1.Enable();
}
else
{
    PWM1.Disable();
}
            
PWM1.PeriodSet(4000000/pwm_period);
PWM1.DutyCycleSet(0.01*4000000/pwm_period*pwm_duty);

四、功能展示图片及说明

（一）功能展示图片

（二）说明

1. 触摸前界面：显示PCB板电容触摸检测区域的初始状态，无触摸信号输入。
2. 触摸后界面：当用户触摸电容触摸区域时，界面显示触摸坐标，证明触摸检测功能正常工作。

五、项目中遇到的难题和解决方法

（一）难题：触摸信号干扰

问题描述：在电容触摸检测过程中，受到周围环境电磁干扰，导致触摸信号不稳定。
解决方法：采用滤波算法对采集到的ADC信号进行滤波处理，减少噪声干扰。同时，优化PCB板布局，减少电磁干扰源对触摸传感器的影响。

（二）问题：编译下载的时候报Unable to read ID的错误

问题描述：无法下载程序，发现单独编译可以通过就是不能下载
解决方法：重启开发板（断电在上电）

六、对本活动的心得体会

本次项目让我认识到，硬件设计和软件编程是相辅相成的。只有充分理解硬件的工作原理，才能编写出高效的软件程序。

在本次活动中学习了如何使用Microchip 的DSP芯片，掌握了其PWM、ADC、UART、GPIO的使用，以及如何使用UART来调整参数，不用重复的修改下载