數(shù)字電容處理器芯片通過電容變化感知目標(biāo)物體狀態(tài)，核心原理包括電容傳感、模數(shù)轉(zhuǎn)換和信號(hào)處理。芯片內(nèi)置感測(cè)電極，當(dāng)物體靠近時(shí)，電極間電容值因介電常數(shù)變化而改變。

工采電子代理的MCP1081S (Mysentech Capacitive Processor)是新一代電容傳感微處理器SOC芯片，集成了十通道、多模式、寬頻電容模擬前端傳感電路、微處理器、存儲(chǔ)及豐富的I/O接口。電容測(cè)量頻率在0.1~30MHz范圍內(nèi)可配置，輸出為16bit數(shù)字信號(hào)，較高分辨率為1fF。

數(shù)字電容處理器芯片

芯片支持多種工作模式，可以測(cè)量包括單端電容、雙端浮空電容和互電容多種模式。芯片內(nèi)部集成了16bit高精度的數(shù)字溫度傳感器，可用于需要溫度補(bǔ)償及其它溫度復(fù)合傳感的場(chǎng)景。

為了解決各行業(yè)電容感知的嵌入式處理，SOC芯片集成了Arm? Cortex?-M0內(nèi)核的微處理器，可實(shí)現(xiàn)各種感知算法的邊緣計(jì)算，將原始測(cè)量的振蕩頻率數(shù)值，轉(zhuǎn)換成電容值及液位、含水率、位移、接近距離、等具體物理量。芯片內(nèi)置了16KB Flash存儲(chǔ)器及2KB SRAM，可讓開發(fā)者編寫應(yīng)用軟件，并存儲(chǔ)傳感校準(zhǔn)及應(yīng)用數(shù)據(jù)。芯片同時(shí)集成了ADC、高級(jí)定時(shí)器、通用定時(shí)器、16位基本定時(shí)器等硬件資源以及USART和I2C等接口。

MCP1081的單端模式典型應(yīng)用電路如下：

單端模式典型應(yīng)用電路

其中管腳C0至C9連接單端電極，選取內(nèi)部20pF作為參比電容。圖中管腳分配僅為一種示例。在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)需要，分配管腳連接單端電極、互電容電極或者外接電容。圖中VDD濾波電容CVDD1和CVDD2的取值范圍為100nF至10uF，兩個(gè)GND管腳都需要接地。

MCP1081的雙端模式典型應(yīng)用電路如下：

雙端模式典型應(yīng)用電路

其中管腳C0和C1、C2和C3、C4和C5、C6和C7、C8和C9接雙端電極，選取內(nèi)部20pF作為參比電容。在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)需要，分配管腳連接雙端電極或者外接電容。圖中VDD濾波電容CVDD1和CVDD2的取值范圍為100nF至10uF， 兩個(gè)GND管腳都需要接地。

電容傳感芯片 - MCP1081S的特性：

電容檢測(cè)前端

–10路單端電容/5路雙端電容測(cè)量

–電容測(cè)量范圍：1pF~10nF

–電容檢測(cè)頻率：100KHz~30MHz

–電容/頻率分辨率：16bit

–支持有源屏蔽，相鄰互電容測(cè)量

內(nèi)核與系統(tǒng)

–32-bit Arm?Cortex?-M0

–工作頻率可達(dá)48MHz

存儲(chǔ)器

–16KB Flash存儲(chǔ)器

–2KB SRAM

時(shí)鐘、復(fù)位和電源管理

–2.3V~5.5V供電

–上電/斷電復(fù)位（POR/PDR）、可編程電壓

監(jiān)測(cè)器（PVD）

–內(nèi)嵌48MHz HSI高速振蕩器

–內(nèi)嵌40KHz LSI低速振蕩器

–支持較高48MHz外部時(shí)鐘輸入（HSE，通過OSCIN引腳）

低功耗

–支持低功耗模式，包括：睡眠（Sleep）和深度睡眠（Deep Sleep）

–平均功耗：12uA@1Hz

5個(gè)定時(shí)器

–1 個(gè)16位4通道高級(jí)控制定時(shí)器（TIM1）

–1 個(gè)16位4通道通用定時(shí)器（TIM3）

–1 個(gè)16位基本定時(shí)器（TIM14）

–1 個(gè)獨(dú)立時(shí)鐘的硬件看門狗定時(shí)器（IWDG）

–1 個(gè)Systick定時(shí)器：24位自減型計(jì)數(shù)器

9個(gè)快速I/O端口

–所有I/O口可以映像到外部中斷

–所有端口均可輸入輸出電壓不高于VDD的信號(hào)

3個(gè)通信接口

–1個(gè)USART接口

–1個(gè)I2C接口

1個(gè)12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），支持較快1μs轉(zhuǎn)換時(shí)間(1MSPS采樣率），配置4個(gè)外部通道和1個(gè)可采集內(nèi)置參考電壓的內(nèi)部通道

CRC計(jì)算單元

96位芯片唯一ID（UID）

調(diào)試模式–串行調(diào)試接口（SWD）接口

工作溫度范圍-40℃~+85℃

單通道轉(zhuǎn)換時(shí)間：0.1ms~23.5ms可配置

內(nèi)置16bit高精度數(shù)字測(cè)溫

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審核編輯 黃宇