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MPR121连接Arduino指南



英文原文地址https://learn.sparkfun.com/tutorials/mpr121-hookup-guide

MPR121QR2 是一款电容式触摸传感器控制器，可以非常轻松地将电容式触摸感应集成到您的项目中。它通过I 2 C 进行通信，并通过测量十二个电极点的电容来工作。当物体靠近电极连接器时，测得的电容会发生变化。这向 MPR121 发出信号，表明某物触及了“按钮”。该 IC 还能够驱动电极引脚 4 到 11 上的 LED 或基本 GPIO 功能，为您设置项目提供了很大的自由。传感器的工作电压为 1.6V 至 3.3V。该传感器不是很耗电，每 16 毫秒采样时仅消耗约 29 µA。

材料

要完成本教程，您将需要 MPR121 传感器的三个版本之一：

您还需要一个烙铁、一些连接线和一个能够进行 I 2 C 通信的微控制器。对于我们的示例，我们将使用 Arduino Uno。您还需要某种材料来充当电容感应表面（也称为电极，不要与字符Electrode混淆。通常，铝箔效果很好。但是，您也可以使用硬币、导电涂料，或铜带。

推荐阅读

MPR121 非常容易上手，尤其是示例代码。但是，如果您以前没有使用过 Arduino 或不熟悉 I 2 C 通信，您应该查看下面的教程。

电容式触摸传感器分线板

该SparkFun电容式触摸传感器接口板是最通用的三个MPR121产品的选择。您可以将它连接到您想要的任何类型的电极上，而且由于它是一个简单的分线板，没有它喜欢的特定微控制器占用空间。

SparkFun 电容式触摸传感器突破 - MPR121

SparkFun 电容式触摸传感器突破 - MPR121

SEN-09695

     5 退休

分线板有 4 个引脚，至少需要连接到您的微控制器才能进行通信：电源线和 I 2 C 线。但是，对于我们的示例，我们还将连接 IRQ 引脚以更轻松地检测其中一个电极的变化。

连接

MPR121 Breakout → Arduino Uno

您还需要将电极/LED 引脚连接到您之前选择的电极材料。您需要确保材料和电路板之间有良好、牢固的连接，因此请确保彻底焊接连接。

查看下面的弗里茨图，了解您的连接应该是什么样子。黄色方块代表您决定用于电极的任何材料。


分线板连接


与分线板沟通

要与您的分线板通信，您需要在此处以 zip 文件形式提供 Arduino 草图。或者，您还可以在GitHub上找到用于使用分线板的最新固件。让我们看一看，看看代码到底在做什么。

复制代码    #include "mpr121.h"
    #include <Wire.h>
    int irqpin = 2;  // Digital 2
    boolean touchStates[12]; //to keep track of the previous touch states

在代码的第一部分中，初始化了 MPR121 库和 Wire 库。Wire 库使 I 2 C 通信易于在 Arduino 上使用。该草图还将数字引脚 2 定义为 IRQ 引脚连接，并创建布尔变量 touchStates 的 12 个实例。

对于代码的第二部分，我们将 定义irqpin为 INPUT，告诉 Arduino 监视通过该引脚传入的数字信号。串行通信也以 9600 bps 以及 Wire 和 mpr121 库开始。

复制代码    void setup(){        pinMode(irqpin, INPUT);        digitalWrite(irqpin, HIGH); //enable pullup resistor
        Serial.begin(9600);
        Wire.begin();
        mpr121_setup();
    }

代码的主循环非常简单，因为它只调用了一个函数。

复制代码    void loop(){        readTouchInputs();
    }

该功能实际上在代码的下一部分中描述。Arduino 在第一部分向传感器请求电极状态，并为传感器定义了最低有效位和最高有效位。

复制代码void readTouchInputs(){  if(!checkInterrupt()){
    //read the touch state from the MPR121
    Wire.requestFrom(0x5A,2); 
    byte LSB = Wire.read();
    byte MSB = Wire.read();
    uint16_t touched = ((MSB << 8) | LSB); //16bits that make up the touch states
    for (int i=0; i < 12; i++){  // Check what electrodes were pressed
      if(touched & (1<<i)){
        if(touchStates[i] == 0){          //pin i was just touched
          Serial.print("pin ");
          Serial.print(i);
          Serial.println(" was just touched");
        }else if(touchStates[i] == 1){          //pin i is still being touched
        }  
        touchStates[i] = 1;      
      }else{        if(touchStates[i] == 1){
          Serial.print("pin ");
          Serial.print(i);
          Serial.println(" is no longer being touched");
          //pin i is no longer being touched
       }
        touchStates[i] = 0;
      }
    }
  }}

Arduino 扫描每个电极并在电极被触发时通过串行打印出一条消息。一旦不再接触电极，Arduino 就会打印出一条消息。

代码的最后一个主要部分定义了每个电极的阈值。每个电极必须有一个触摸阈值和一个释放阈值，以便 Arduino 比较电极的当前状态。

复制代码void mpr121_setup(void){
  set_register(0x5A, ELE_CFG, 0x00); 
  // Section A - Controls filtering when data is > baseline.
  set_register(0x5A, MHD_R, 0x01);  set_register(0x5A, NHD_R, 0x01);  set_register(0x5A, NCL_R, 0x00);  set_register(0x5A, FDL_R, 0x00);
  // Section B - Controls filtering when data is < baseline.
  set_register(0x5A, MHD_F, 0x01);  set_register(0x5A, NHD_F, 0x01);  set_register(0x5A, NCL_F, 0xFF);  set_register(0x5A, FDL_F, 0x02);
  // Section C - Sets touch and release thresholds for each electrode
  set_register(0x5A, ELE0_T, TOU_THRESH);  set_register(0x5A, ELE0_R, REL_THRESH);
  set_register(0x5A, ELE1_T, TOU_THRESH);  set_register(0x5A, ELE1_R, REL_THRESH);
  set_register(0x5A, ELE2_T, TOU_THRESH);  set_register(0x5A, ELE2_R, REL_THRESH);
  set_register(0x5A, ELE3_T, TOU_THRESH);  set_register(0x5A, ELE3_R, REL_THRESH);
  set_register(0x5A, ELE4_T, TOU_THRESH);  set_register(0x5A, ELE4_R, REL_THRESH);
  set_register(0x5A, ELE5_T, TOU_THRESH);  set_register(0x5A, ELE5_R, REL_THRESH);
  set_register(0x5A, ELE6_T, TOU_THRESH);  set_register(0x5A, ELE6_R, REL_THRESH);
  set_register(0x5A, ELE7_T, TOU_THRESH);  set_register(0x5A, ELE7_R, REL_THRESH);
  set_register(0x5A, ELE8_T, TOU_THRESH);  set_register(0x5A, ELE8_R, REL_THRESH);
  set_register(0x5A, ELE9_T, TOU_THRESH);  set_register(0x5A, ELE9_R, REL_THRESH);
  set_register(0x5A, ELE10_T, TOU_THRESH);  set_register(0x5A, ELE10_R, REL_THRESH);
  set_register(0x5A, ELE11_T, TOU_THRESH);  set_register(0x5A, ELE11_R, REL_THRESH);
  // Section D
  // Set the Filter Configuration
  // Set ESI2
  set_register(0x5A, FIL_CFG, 0x04);
  // Section E
  // Electrode Configuration
  // Set ELE_CFG to 0x00 to return to standby mode
  set_register(0x5A, ELE_CFG, 0x0C);  // Enables all 12 Electrodes
  // Section F
  // Enable Auto Config and auto Reconfig
  /*set_register(0x5A, ATO_CFG0, 0x0B);
  set_register(0x5A, ATO_CFGU, 0xC9);  // USL = (Vdd-0.7)/vdd*256 = 0xC9 @3.3V   set_register(0x5A, ATO_CFGL, 0x82);  // LSL = 0.65*USL = 0x82 @3.3V
  set_register(0x5A, ATO_CFGT, 0xB5);*/  // Target = 0.9*USL = 0xB5 @3.3V
  set_register(0x5A, ELE_CFG, 0x0C);}

它看起来像很多代码，但它只是重复为每个电极引脚设置阈值的过程。

示例草图中的最后两个函数只是检查 的状态irqpin以确定 IC 是否发出电极已被触摸的信号。最后一个函数set_register只是通过 Wire 库中的标准步骤运行 Arduino，将寄存器写入 IC。

复制代码boolean checkInterrupt(void){
  return digitalRead(irqpin);}void set_register(int address, unsigned char r, unsigned char v){
    Wire.beginTransmission(address);
    Wire.write(r);
    Wire.write(v);
    Wire.endTransmission();}

现在您对代码有了基本的了解，让我们开始阅读数据。从您之前下载的文件中打开草图，并将其上传到您的 Arduino。上传后，在 Arduino IDE 中打开串行监视器。如果您按下任何电极或释放任何电极，您应该开始看到 Arduino 打印出句子。


其他代码参考：

  1. #include "mpr121.h"

  2. #include <Wire.h>


  4. #define SENSORS       13

  5. #define TOU_THRESH    0x1F

  6. #define REL_THRESH    0x1A

  7. #define PROX_THRESH   0x3f

  8. #define PREL_THRESH   0x3c


  10. // variables: capacitive sensing

  11. bool touchStates[SENSORS];    // holds the current touch/prox state of all sensors

  12. bool activeSensors[SENSORS] = {1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1}; // holds which sensors are active (0=inactive, 1=active)

  13. bool newData = false;         // flag that is set to true when new data is available from capacitive sensor

  14. int irqpin = 2;               // pin that connects to notifies when data is available from capacitive sensor


  16. void setup(){


  18.   // attach interrupt to pin - interrupt 1 is on pin 2 of the arduino (confusing I know)

  19.   attachInterrupt(0, dataAvailable, FALLING);


  21.   // set-up the Serial and I2C/Wire connections

  22.   Serial.begin(9600);

  23.   Wire.begin();


  25.   // set the registers on the capacitive sensing IC

  26.   setupCapacitiveRegisters();


  28. }


  30. void loop(){

  31.   readCapacitiveSensor();

  32. }


  34. /**

  35. * dataAvailable Callback method that runs whenever new data becomes available on from the capacitive sensor. 

  36. *   This method was attached to the interrupt on pin 2, and is called whenever that pins goes low.

  37. */

  38. void dataAvailable() {

  39.   newData = true;

  40. }


  42. /**

  43. * readCapacitiveSensor Reads the capacitive sensor values from the MP121 IC. It makes a request to

  44. *   the sensor chip via the I2C/Wire connection, and then parses the sensor values which are stored on

  45. *   the first 13 bits of the 16-bit response msg.

  46. */

  47. void readCapacitiveSensor(){

  48.   if(newData){    

  49.             Serial.println("yes");      

  50.     //read the touch state from the MPR121

  51.     Wire.requestFrom(0x5A,2); 

  52.     byte tLSB = Wire.read();

  53.     byte tMSB = Wire.read();

  54.     uint16_t touched = ((tMSB << 8) | tLSB); //16bits that make up the touch states


  56.     for (int i = 0; i < SENSORS; i++){  // Check what electrodes were pressed

  57.       if (activeSensors[i] == 0) continue;

  58.       char sensor_id [] = {'\0','\0','\0'};

  59.       switch (i) {

  60.         case 12:

  61.           sensor_id[0] = 'P';

  62.           break;

  63.         default:

  64.           if (i < 10) {

  65.             sensor_id[0] = char( i+48 );

  66.           } 

  67.           else if (i < 12) {

  68.             sensor_id[0] = char('1');

  69.             sensor_id[1] = char( ( i % 10 ) + 48 );

  70.           } 

  71.       }

  72.       if (sensor_id != '\0') {

  73.         // read the humidity level


  75.         // if current sensor was touched (check appropriate bit on touched var)

  76.         if(touched & (1<<i)){      

  77.           // if current pin was not previously touched send a serial message

  78.           if(touchStates[i] == 0){          

  79.             Serial.print(sensor_id);        

  80.             Serial.print(":");

  81.             Serial.println("1");

  82.           } 

  83.           touchStates[i] = 1;      

  84.         } else {

  85.           // if current pin was just touched send serial message

  86.           if(touchStates[i] == 1){

  87.             Serial.print(sensor_id);

  88.             Serial.print(":");

  89.             Serial.println("0");

  90.           }

  91.           touchStates[i] = 0;

  92.         }        

  93.       }

  94.     }

  95.     newData = false;

  96.   }

  97. }


  99. /**

  100. * setupCapacitiveRegisters Updates all of configurations on the MP121 capacitive sensing IC. This includes

  101. *   setting levels for all filters, touch and proximity sensing activation and release thresholds, debounce,

  102. *   and auto-configurations options. At the end it activates all of the electrodes.

  103. */

  104. void setupCapacitiveRegisters(){


  106.   set_register(0x5A, ELE_CFG, 0x00); 

  107.   

  108.   // Section A - filtering when data is > baseline.

  109.     // touch sensing

  110.     set_register(0x5A, MHD_R, 0x01);

  111.     set_register(0x5A, NHD_R, 0x01);

  112.     set_register(0x5A, NCL_R, 0x00);

  113.     set_register(0x5A, FDL_R, 0x00);


  115.     // prox sensing 

  116.     set_register(0x5A, PROX_MHDR, 0xFF);

  117.     set_register(0x5A, PROX_NHDAR, 0xFF);

  118.     set_register(0x5A, PROX_NCLR, 0x00);

  119.     set_register(0x5A, PROX_FDLR, 0x00);


  121.   // Section B - filtering when data is < baseline.

  122.     // touch sensing

  123.     set_register(0x5A, MHD_F, 0x01);

  124.     set_register(0x5A, NHD_F, 0x01);

  125.     set_register(0x5A, NCL_F, 0xFF);

  126.     set_register(0x5A, FDL_F, 0x02);

  127.   

  128.     // prox sensing

  129.     set_register(0x5A, PROX_MHDF, 0x01);

  130.     set_register(0x5A, PROX_NHDAF, 0x01);

  131.     set_register(0x5A, PROX_NCLF, 0xFF);

  132.     set_register(0x5A, PROX_NDLF, 0xFF);


  134.   // Section C - Sets touch and release thresholds for each electrode

  135.     set_register(0x5A, ELE0_T, TOU_THRESH);

  136.     set_register(0x5A, ELE0_R, REL_THRESH);

  137.    

  138.     set_register(0x5A, ELE1_T, TOU_THRESH);

  139.     set_register(0x5A, ELE1_R, REL_THRESH);

  140.     

  141.     set_register(0x5A, ELE2_T, TOU_THRESH);

  142.     set_register(0x5A, ELE2_R, REL_THRESH);

  143.     

  144.     set_register(0x5A, ELE3_T, TOU_THRESH);

  145.     set_register(0x5A, ELE3_R, REL_THRESH);

  146.     

  147.     set_register(0x5A, ELE4_T, TOU_THRESH);

  148.     set_register(0x5A, ELE4_R, REL_THRESH);

  149.     

  150.     set_register(0x5A, ELE5_T, TOU_THRESH);

  151.     set_register(0x5A, ELE5_R, REL_THRESH);

  152.     

  153.     set_register(0x5A, ELE6_T, TOU_THRESH);

  154.     set_register(0x5A, ELE6_R, REL_THRESH);

  155.     

  156.     set_register(0x5A, ELE7_T, TOU_THRESH);

  157.     set_register(0x5A, ELE7_R, REL_THRESH);

  158.     

  159.     set_register(0x5A, ELE8_T, TOU_THRESH);

  160.     set_register(0x5A, ELE8_R, REL_THRESH);

  161.     

  162.     set_register(0x5A, ELE9_T, TOU_THRESH);

  163.     set_register(0x5A, ELE9_R, REL_THRESH);

  164.     

  165.     set_register(0x5A, ELE10_T, TOU_THRESH);

  166.     set_register(0x5A, ELE10_R, REL_THRESH);

  167.     

  168.     set_register(0x5A, ELE11_T, TOU_THRESH);

  169.     set_register(0x5A, ELE11_R, REL_THRESH);


  171.   // Section D - Set the touch filter Configuration

  172.     set_register(0x5A, FIL_CFG, 0x04);  


  174.   // Section E - Set proximity sensing threshold and release

  175.     set_register(0x5A, PRO_T, PROX_THRESH);   // sets the proximity sensor threshold

  176.     set_register(0x5A, PRO_R, PREL_THRESH);   // sets the proximity sensor release


  178.   // Section F - Set proximity sensor debounce

  179.     set_register(0x59, PROX_DEB, 0x50);  // PROX debounce


  181.   // Section G - Set Auto Config and Auto Reconfig for prox sensing

  182.     set_register(0x5A, ATO_CFGU, 0xC9);  // USL = (Vdd-0.7)/vdd*256 = 0xC9 @3.3V   

  183.     set_register(0x5A, ATO_CFGL, 0x82);  // LSL = 0.65*USL = 0x82 @3.3V

  184.     set_register(0x5A, ATO_CFGT, 0xB5);  // Target = 0.9*USL = 0xB5 @3.3V

  185.     set_register(0x5A, ATO_CFG0, 0x0B);


  187.   // Section H - Start listening to all electrodes and the proximity sensor

  188.     set_register(0x5A, ELE_CFG, 0x3C);

  189. }


  191. /**

  192. * set_register Sets a register on a device connected via I2C. It accepts the device's address, 

  193. *   register location, and the register value.

  194. * @param address The address of the I2C device

  195. * @param r       The register's address on the I2C device

  196. * @param v       The new value for the register

  197. */

  198. void set_register(int address, unsigned char r, unsigned char v){

  199.   Wire.beginTransmission(address);

  200.   Wire.write(r);

  201.   Wire.write(v);

  202.   Wire.endTransmission();

  203. }


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