找方案 | 基于Nuvoton ML56（MCU+Touch+ LCD Driver+低功耗）四合一的空氣凈化器控制解決方案

隨著社會經(jīng)濟(jì)水平持續(xù)向前發(fā)展，人們對生活質(zhì)量的需求日益提高，對自身所處的生活環(huán)境空氣質(zhì)量越來越關(guān)注?？諝鈨艋饔址Q能夠吸附、分解或轉(zhuǎn)化各種空氣污染物（一般包括PM2.5、粉塵、花粉、異味、甲醛之類的裝修污染、細(xì)菌、過敏原等），有效提高空氣清潔度的產(chǎn)品。針對有老人、兒童，孕 婦、新生兒的居所場所，使用空氣凈化器能有效的過濾細(xì)菌、顆粒物、PM2.5等雜質(zhì)，讓空氣更符合健康需求。

品佳集團(tuán)一直致力于健康家居產(chǎn)品的設(shè)計和推廣，本方案基于Nuvoton ML56空氣凈化器控制解決方案，ML56 低功耗系列集成電容式觸控按鍵與驅(qū)動液晶顯示器 (LCD) 之增強(qiáng)型 1T 8051 內(nèi)核微控制器，內(nèi)建 64 KB Flash 內(nèi)存、以及 4 KB SRAM，正常運(yùn)行模式典型功耗可達(dá) 100 μA/MHz，休眠模式下LCD保持顯示可低至 2 μA，可以單芯片完成空氣凈化器的產(chǎn)品設(shè)計需求。

一、觸摸硬件設(shè)計

1、Ref 參考焊盤

建議采用TK7或者TK14作為參考焊盤，焊盤尺寸采用1mm圓形，如放置bottom面GND網(wǎng)格中，需要過孔到shielding網(wǎng)格中間，讓Shielding electrode 包覆（間距0.5mm）。

2、Shielding屏蔽電極

為了更好的靈敏度和防水性能，建議在時鐘輸出針處(P3.2 / P4.6 / P5.7)選擇屏蔽電極通道。

觸摸按鍵周圍設(shè)計屏蔽電極，6 mil trace and 50 mil grid(12 % filling)，shielding屏蔽電極與鍵間距至少0.5mm。如采用彈簧墊，建議彈簧內(nèi)圈shielding不要鋪銅，參考如下

3、觸摸按鍵

為了提高傳感器的靈敏度，建議使用10 × 10毫米的電極面積。

詳細(xì)的PCB Layout設(shè)計指導(dǎo)如下。

二、觸摸軟件設(shè)計

1、打開觸摸例程，NK_ML56SD或者Template都可以，選擇所需TK通道和UART腳位 。

2、打開NuSenadj.exe。點擊COM口，再連接上UART。再按如下步驟操作。

5、查看按鍵柱狀圖效果不錯的時候，再返回去設(shè)置校驗值，此時至少需要重復(fù)三次校驗后，再點擊Export生成校驗文件TK_Data.C

6、打開剛才的那個工程，將TK_Data.C加載進(jìn)去，并將校準(zhǔn)參數(shù)定位為絕對內(nèi)存地址EE80h。完成這些步驟后，就可以直接調(diào)用TK函數(shù)進(jìn)行操作了。后續(xù)如果變更結(jié)構(gòu)，或者觸摸效果不佳時，需要重復(fù)進(jìn)行校驗并生成校驗文件替換下即可。

7、程序上操作

?場景應(yīng)用圖

?產(chǎn)品實體圖

?展示板照片

?方案方塊圖

?核心技術(shù)優(yōu)勢

目前ML51系列產(chǎn)品包括ML51(低功耗)、ML54(低功耗+LCD)和ML56（低功耗+LCD+Touch）等三個系列組成，ML51產(chǎn)品芯片支持Flash從16KB到64KB，封裝從MSOP10到LQFP64，全系列產(chǎn)品底層驅(qū)動完成一致，所以設(shè)計中很方便從ML51切換ML54/ML56，代碼無需變更，只需添加新增的功能即可?，F(xiàn)在ML56產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于家電人機(jī)、溫控器、空氣凈化器、凈水器等多個行業(yè)，并有大量量產(chǎn)客戶。

1、 ML51（ML51、ML54、ML56）全系列產(chǎn)品代碼上下兼容，方便移植；

2、 通過IEC/UL 60730-1 Class B STL認(rèn)證；

3、 出色的防水防潮觸摸功能、抗干擾功能、超低功耗技術(shù)；

4、 ML56產(chǎn)品集成觸摸、LCD Driver和MCU功能，單芯片方案可以縮短軟件開發(fā)時間和設(shè)計成本；

5、 提供免費觸摸庫和Nusenadj上位機(jī)軟件，觸摸參數(shù)調(diào)試全部通過上位機(jī)自動校驗；

6、 正常運(yùn)行模式功耗 100 μA/ MHz，掉電模式功耗低至 1.2 μA

?方案規(guī)格

CPU：

? 全靜態(tài) 8 位 1T 8051 內(nèi)核 CMOS 微控制器；

? 4 級優(yōu)先級中斷配置；

? 雙數(shù)據(jù)指針 (DPTRs)；

工作條件：

? 寬電壓工作范圍 1.8V 至 3.6V；

? 寬工作頻率最高至 24 MHz；

? 工業(yè)級工作溫度 -40 °C 至 +105 °C；

低功耗特性：

? 正常運(yùn)行模式典型功耗 100 μA/ MHz

? 低功耗運(yùn)行模式典型功耗 19 μA

? 低功耗空閑模式功耗 17 μA

? 掉電模式典型功耗小于 1.2 μA

? 掉電模式下喚醒時間為 10 μs (HIRC 運(yùn)行)

內(nèi)存：

? 64K 字節(jié) APROM

? 可配置 4K/3K/2K/1K 字節(jié) LDROM

? 4K 字節(jié)片上輔助 RAM(XRAM)和256 字節(jié)片上 RAM

時鐘源：

? 24MHz 高速內(nèi)部振蕩器 (HIRC) ± 1 % 精度等級 (25 °C, 3.3 V)

? 38.4 kHz 低速內(nèi)部振蕩器 (LIRC) ± 1 % 精度等級 (25 °C, 3.3 V)

? 外置 4～24MHz(HXT)

? 外置 32.768 kHz (LXT)

外設(shè)：

? 多達(dá) 55 個GPIO，支持8 通道 GPIO 中斷，并且 55 個 GPIO 均可配置為管腳中斷輸入腳；

? 兩組 16 位定時/計數(shù)器 ；

? 兩組全雙工串口；

? 兩組智能卡接口支持 ISO7816-3，可以配置成全雙工 UART 模式；

? 兩組 SPI 端口支持主機(jī)和從機(jī)模式，傳輸速率高達(dá) 6 Mbps；

? 兩組 I2C 總線支持主機(jī)和從機(jī)模式，數(shù)據(jù)傳輸率高達(dá) 400 kpbs；

? 6 組，12 通道PWM，高達(dá) 16 位分辨率

? 兩組比較器支持遲滯功能

? 多達(dá)14通道12 位 ADC，轉(zhuǎn)換速率高達(dá) 500 Ksps；

LCD 驅(qū)動：

? 支持內(nèi)部 VLCD 可調(diào)電荷泵模式；

? 支持 Type-A 以及 Type-B 動態(tài)驅(qū)動波型；

? 支持內(nèi)部電阻分壓以及外掛電容；

? 提供 1/2, 1/3, 1/4 三種偏壓可選擇；

? 4 COM x 32 SEG, 6 COM x 30 SEG, 8 COM x 28 SEG；

觸控按鍵：

? 支持多達(dá) 14 信道觸控按鍵；

? 支持每一通道可獨立調(diào)節(jié)靈敏度；

? 支持按鍵、滾輪、滑條設(shè)計；

強(qiáng)效抗ESD和EFT能力：

? ESD HBM 通過 7 kV；

? EFT > ± 4.4 kV；

? 閂鎖測試通過 150 mA；

封裝支持：

? LQFP44/LQFP48/LQFP64