【应用】支持14个电容检测通道的8位MCU助力智能门锁触摸按键
随着IOT技术的发展，智能门锁，以智能、方便、给用户体验好，得到广泛的应用，而容性触摸按键，也以其防水、防污、易操作、外表酷炫，成为了智能门锁的标配（如下图1）。
图1：容性触摸按键在智能门锁上的应用
然而，智能门锁因其固有的体积小、电池供电等因素，也给容性触摸芯片提出了苛刻的要求。
SILICON LABS是世界知名的精密混合信号半导体器件方案提供商，新近推出的一款MCU产品EFM8SB10，以其特有的容性触摸性能、低功耗、小体积及高性价比等优势，非常适合在智能门锁中应用。
推荐理由一：EFM8SB10集成了非常优秀的容性检测功能！
EFM8SB10可支持最多14个电容检测通道（大于经典的12按键需求），16位精度，最小分辨率为1fF，量程宽达1fF~500pF，对于16位转换精度，单次转化时间也仅为33uS（典型值）。非常适合做容性触摸按键，滑条，飞梭功能。而且，因为该容性触摸外设灵敏度高，触摸点还可以通过采用矩阵或编码的设计方法，大幅减少IO口的占用（原理如下图2）。
图2：通道复用示意
另外，容性触摸按键背后，如果再辅以背光功能，则会使触摸按键在方便、灵活的基础上，更增加几分酷、炫的感觉，且方便夜光操作，使产品更具亮点！
选择理由二：EFM8SB10支持低功耗，且唤醒方式灵活！
EFM8SB10在工作模式时，仅160uA/MHz，在8位机中，性能优秀；更重要的，它支持SLEEP模式，在SLEEP模式下，最低功耗50nA@端口匹配唤醒，500nA@RTC唤醒，且唤醒时间仅需2uS。
另，EFM8SB10在容性触摸按键的检测上，还支持容性触摸通道内部绑定功能，即当MCU唤醒后，可将容性触摸通道内部绑定到一起，只要执行一次转换，即可判断有无按键按下，以实现节省时间、节省功耗的目的。而这是其它容性触摸芯片所不具备的功能。
笔者实测过，在实现容性触摸唤醒功能下，平均电流仅0.9uA，优于绝大部容性触摸方案！
选择理由三：EFM8SB10功能丰富，性能优秀。
较其他MCU，EFM8SB10F8不仅功能丰富，而且性能优秀，具体表现为接口多、模拟性能优秀。
接口多：内置了UART/SPI/IIC/SMBus等常用通信接口，可方便地同智能门锁主控单元进行通讯；
模拟性能优秀：内置了精度高达12位的ADC，且最高位转化速率为8.33MHz，可用于智能门锁上模拟量检测。
选择理由四：EFM8SB10F8集成度高、系统成本低。
Silicon Labs采用先进的技术及工艺，使得EFM8SB10F8集成了多个辅助电路，而同时体积不仅没有变大、反而变小。
内部集成了振荡器电路：±2%高精度、24.5MHz震荡电路，可完全满足UART等异步通讯需求。无需再加外部晶体，不仅减少了PCB体积，更节约了成本，满足空气净化器的高性价比要求。
采用QFN-20或QFN-24等封装形式，芯片自身体积仅3*3mm或4*4mm大小，另加上省去的外部晶体及外部复位电路等，使得系统体积非常小。这除了给空气净化器智能传感器前端的小型化设计提供了可能，并还可以有效地降低空气净化器的系统成本。
另外，Silicon labs还免费提供可以开发EFM8及EFM32全部产品的先进软件平台simplicity studio。该平台集成了如GUI操作配置、功耗评估、变量图形化显示等工具软件，可以使攻城狮们更轻松、更快速地开发智能门锁，使产品快速占领市场、抢得财富先机。
综上所述，EFM8SB10具有容性触摸性能先进、功耗低、集成度高、体积小等特性，可以使智能门锁设计得更酷、更炫、更节省功耗。另，EFM8SB10还有高性价比的优势，较其它容性触摸方案，更适宜做智能门锁。
如下是EFM8SB10功能的总结，可供读者更加全面的了解该芯片。
内核：
• 流水线式CIP-51内核；
• 与标准8051指令集完全兼容；
• 70%指令的执行时间为1-2系统时钟周期；
• 25MHz最高工作频率。
存储：
• 最高2~8kB闪存，可在系统内对固件重新编程；
• 最高256~512字节RAM（包括256字节标准8051 RAM和256字节片上XRAM）；
通信和数字外围设备：
• UART；
• SPI主/从；
• SMBus/I2C主/从；
• 16位CRC单元，支持256字节边界内闪存自动CRC。
模拟：
• 电容感测(CS0)，最小1fF分辨率，16位精度，1fF~480pF的量程；
• 可编程参考电流（IREF0）；12位AD转换器（ADC0）；
• 1 个低电流模拟比较器。
封装：
• 支持的封装形式：QSOP24、QFN24、QFN20和CSP16。
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SILICON LABS 8-bit Microcontroller选型表
SILICON LABS 8位MCU选型，MCU Core 8051，频率20MHz~100MHz，Flash存储2kB~120kB，RAM存储0.25kB~8kB。
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产品型号
|
品类
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系列
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Frequency（MHz）
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Flash (kB)
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RAM (kB)
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Vdd min（V）
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Vdd max（V）
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Package Type
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Package Size (mm)
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Internal Osc.
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Dig I/O Pins
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ADC 1
|
Temp Sensor
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Timers (16-bit)
|
PCA Channels
|
DAC
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Comparators
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UART
|
SPI
|
I2C
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HS I2C Slave
|
EMIF
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CAN
|
LIN
|
VREF
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Debug Interface
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|
C8051F392-A-GM
|
8位MCU
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C8051F39x Small Form Factor
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50
|
16
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1
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1.8
|
3.6
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QFN20
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4x4
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±2
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17
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10-bit, 16-ch., 500 ksps
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Temp Sensor
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6
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3
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10-bit, 2-ch.
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1
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1
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1
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2
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0
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0
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0
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0
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VREF
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C2
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SILICON LABS EFM8 Sleepy Bee 8-bit Microcontrollers选型表
SILICON LABS 8位MCU选型，基于25MHz Frequency,2~64kB Flash,0.25~4kB RAM等参数进行选型
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产品型号
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品类
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MCU Core
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Frequency（MHz）
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Flash (kB)
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RAM (kB)
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Dig I/O Pins
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ADC 1
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Temp Sensor
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Timers (16-bit)
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PCA Channels
|
Comparators
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UART
|
SPI
|
I2C
|
HS I2C Slave
|
I2S
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EMIF
|
CAN
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LIN
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Vdd min（V）
|
Vdd max（V）
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Package Type
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Package Size (mm)
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Internal Osc.
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VREF
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Debug Interface
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Temperature Range (ºC)
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EFM8SB10F8G-QFN20
|
Microcontroller
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8051
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25
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8
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0.5
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16
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12-bit, 9-ch.
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Temp Sensor
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4
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3
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1
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1
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1
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1
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0
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0
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0
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0
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0
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1.8
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3.6
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QFN20
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3x3
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±2
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VREF
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C2
|
-40 to 85
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电子商城
现货市场
服务
可定制板装式压力传感器支持产品量程从5inch水柱到100 psi气压；数字输出压力传感器压力范围0.5~60inH2O，温度补偿范围-20~85ºС；模拟和数字低压传感器可以直接与微控制器通信，具备多种小型SIP和DIP封装可选择。
提交需求>
提供全面表征产品器件耗电特征及功耗波形、快速瞬态效应、电源优化、表征和仿真测试服务，使用直流电源分析仪测量精度达50µV，8nA，波形发生器带宽100kHz，输出功率300W，示波器200kHz，512 kpts
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授权代理品牌：集成电路
授权代理品牌：分立元件
授权代理品牌：接插件及结构件
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授权代理品牌：电工工具及材料
授权代理品牌：机械电子元件
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