基于電容感應技術的汽車中控臺面板設計

　　本文介紹了將Cypress公司的PSoC(可編程片上系統)CY8C 21534系列芯片運用于汽車中控臺面板的開發過程。面板的工作原理以及其創新性外型設計，重點介紹了電容感應技術的原理及其在面板控制方面應用的優勢，另外分析了此款中控臺面板的市場前景和商業價值。

背景簡介

　　汽車電子技術發展到今天，車上電子器件越來越多，通過車載電腦控制和協調這些電器件已經成為一種必要。然而，車輛越高檔，電子設備就會越多，車載電腦的操作系統也就會越復雜。如果每一功能都與按鍵相對應，可以想象汽車中控臺將會是多么令人眼花繚亂。在這種情況下，如何令操作界面既簡單又實用就成為一個不得不考慮的問題。參考iPod 的操作界面，我們開發了一款基于電容感應技術的汽車中控臺面板，使按鍵大為減少，外形簡潔美觀，操作具有趣味性。

　　本汽車中控臺面板具有如下功能：

　　1.記錄駕駛數據：在主頁上的駕駛數據包括駕駛時間，里程，燃油使用量，平均燃油使用量，平均速度。這些數據每駕駛一次記錄一次，用戶也可以翻看以前的記錄。

　　2.時間和日期的顯示：這部分功能集成在屏幕的右邊。在任何界面下都顯示。

　　3.溫度顯示：同時顯示室內外溫度。

　　4.多媒體播放器：本系統界面上支持MP3播放，CD播放和收音機模式。這部分功能大量運用了Cypress電容感應技術，使娛樂更具趣味性。

　　5.空調控制：這部分包括普通控制功能，如溫度控制、風力控制等。

系統總體設計

　　系統結構與界面設計

　　本系統采用Cypress公司提供的21534系列芯片，其特色是集成了電容感應模塊CSR，在使用中可以直接配置，為與電容感應有關的設計提供了很大的便利。此芯片擁有四個數字模塊位置和四個模擬模塊位置，雖然有限，但此款芯片的主要設計目的是為了電容感應的控制，所以在此芯片上配置一個電容感應模塊(占用三個數字模塊位置和一個模擬模塊位置)和實現某些控制所必需的計數器模塊(占用一個數字模塊位置)是剛好合適的。(如果有必要，還可以采用動態重分配技術加入其他模塊)。

　　系統框圖如圖1所示。　　

圖1 系統框圖

　　顯示設備采用了四灰度黑白液晶顯示屏，其分辨率為240×128像素，在不設置字符層的情況下最多可以分為四層顯示。在本設計中采用兩層顯示，其中第一層為字符層，可以顯示ROM中自帶的176個字母、數字、符號等，第二層為圖畫層，可以對顯示屏上任意一點進行控制，以顯示所期望的圖形。第二層與第一層之間設置為與非關系，以實現在選擇菜單時可以出現反色顯示的效果，這也是目前廣泛應用在電腦、手機等液晶屏菜單選擇時的方式。屏幕的背光采用了定時控制方式，即每次按下按鍵15秒以后背光燈亮，15秒過后信息仍顯示但背光燈熄滅，可以既不影響使用又擁有較低的功耗。

　　顯示信息包括基本信息和功能信息，分別位于屏幕上用豎線分割而成的兩部分。基本信息包括時間、日期、室內外溫度等時刻需要顯示但不需要經常變換位置且不需要按鍵來控制的信息，在屏幕右側占用固定的位置，在視覺上具有一定的穩定性。而功能信息包括FM、CD、空調等等設備工作時的信息顯示界面，位于屏幕左側。

　　受外形設計限制，按鍵的數量非常有限，所以同一按鍵必須在不同界面下配置不同的控制功能，才能對系統進行有效的控制。在程序中，每次按鍵都會對按鍵變量進行賦值，而顯示器如何顯示不僅取決于變量按鍵，還要對當前顯示界面進行判斷，以實現按下按鍵以后正確的操作。另外，中央按鍵還增加了長按鍵功能，即按住中央按鍵1秒鐘以上將會實現不同于單次按下的功能，以擴展了按鍵的功能，相當于增加了按鍵的數量。

電容感應原理與應用

　　電容感應模塊CSR(Capacitive Sensor Relaxation Oscillator)由電容傳感器陣列、模擬多路器、電容感應弛豫振蕩器和記數器組成。該結構示意圖如圖 2所示。　　

圖2 電容感應模塊原理圖