【应用】这款8位MCU“一手包办”空气净化器的容性触摸按键

时间： 2019-09-05 来源：世强作者：风起云扬

技术问答

雾霾，主要由二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物这三项组成。众所周知，这些成份对人体危害巨大。空气净化器，可有效降低室内有害气体及雾霾的浓度，是人们改善居住环境空气最直接、最有效的手段！目前空气净化器市场空间巨大，生产参与者众多。在激烈的竞争环境下，若想在市场上抢占商机，那么，产品不仅要性价比高，还必须要有亮点。如何做到这一点，无疑是对生产者和设计者的极大考验！

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EFM8SB10F8，以其特有的功能、性能及价格的优势，在空气净化器产品中，有着非常独到的应用。

如下图1，空气净化器控制部分一般由显示系统、主控系统、通讯系统、传感系统、电源系统和电机驱动系统六个部分组成。其中，在容性触摸应用、传感器的驱动上，可由EFM8SB10F8"一手包办"，并将数据汇总给主控系统，起到一个智能前端的作用。如下，详细给出选择EFM8SB10F8的关键理由。

图1：空气净化器结构框图

选择理由一：EFM8SB10F8集成了非常优秀的容性检测功能，可显著增加产品的"亮点"！
EFM8SB10F8可支持最多14个电容检测通道，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！

图3：带背光功能的容性触摸按键

选择理由二：EFM8SB10F8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。
1）接口多

内置了UART/SPI/IIC/SMBus等常用通信接口，为驱动空气净化器多个传感器提供了可能；

2）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。

选择理由三：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【调试中】等工作软件，可以使攻城狮们更轻松、更快速地开发空气净化器，使产品快速占领市场、抢得财富先机。

综上所述，EFM8SB10F8功能丰富、性能优秀，可以使空气净化器设计得更酷、更炫，更能吸进客户的眼球。另，其高集成度、小体积，可实现超高的系统性价比。因此，相对同类MCU，EFM8SB10F8有着巨大的优势，是空气净化器的传感器前端应用的理想选择！

另，如下是EFM8SB10F8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8kB闪存，可在系统内对固件重新编程；
最高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。

相关技术文档：

Silicon Labs EFM8SB1 8位MCU数据手册详情>>>

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