Grove - 12键电容式I2C触摸传感器V2 (MPR121)
Grove - 12键电容式I2C触摸传感器V2 (MPR121) 是一个多通道接近电容式触摸传感器。它是一个3合1模块，具有以下功能：电容感应、触摸感应和接近感应。
电容感应：该模块使用恒定直流电流电容感应方案。它可以测量从10 pF到超过2000 pF的电容，分辨率高达0.01 pF。
触摸感应：一旦获取电极电容数据，通过将其与电容基线值进行比较来确定电极的触摸/释放状态。
接近感应：MPR121的一个新功能是近距离接近感应系统。这意味着系统的所有电极可以被汇总在一起创建一个单一的大电极。
基于飞思卡尔MPR121，该传感器具有12个完全独立的电极，内置自动配置功能。得益于I2C接口，您只需一个Grove端口就可以检测所有12个电极信号，并且I2C地址是硬件可配置的，从0X5B到0X5D。这也使得多个Grove - 12键电容式I2C触摸传感器V2 (MPR121) 可以在单个系统中一起使用进行通道扩展，您可以构建一个包含最多36个电极的触摸系统。
该传感器是Grove - I2C触摸传感器的升级版本，为了满足Matsuzawa.Takashi（我们的一位客户）的需求，我们使I2C地址可更改，甚至比旧版本更便宜。所以如果您对所有Grove产品有任何建议，请随时联系我们。我们将始终倾听您的声音，这可能会带来另一次升级，甚至是一个新的Grove产品。请在Grove 100+页面上友善地写下您的建议。
版本变更
| 项目 | Grove - 12键电容式I2C触摸传感器V2 | Grove - I2C触摸传感器 |
|---|---|---|
| 主芯片 | MPR121 | MPR121 |
| I2C地址 | 可更改(0X5B ~ 0X5D) | 不可修改(0X5A) |
| 触摸传感器触头 | x | √ |
| 输入接口 | 鳄鱼夹接口 | DIP 2Pin母头 |
| 性价比 | 高 | 低 |
| 发布时间 | 2018年9月11日 | 2015年10月31日 |
特性
- 内置 10 位 ADC
- 为每个电极输入集成独立的自动校准功能
- 完全独立的电极，内置自动配置功能
- I2C 接口，带有 IRQ 中断输出，用于通知电极状态变化
- 硬件可配置的 I2C 地址
- 12 个电极/电容感应输入，其中 8 个具有 LED 驱动和 GPIO 多功能
- 为每个电极输入自动配置充电电流和充电时间
- 为每个电极分别设置触摸和释放触发阈值，提供滞后和电极独立性
规格参数
| 项目 | 数值 |
|---|---|
| 工作电压 | 3.3V / 5V |
| 工作温度 | -40°C 至 +85°C |
| 存储温度范围 | -40°C 至 +125°C |
| 电容范围 | 10 pF 至超过 2000 pF |
| 分辨率 | 0.01 pF |
| GPIO 单引脚源电流 | 12 mA |
| GPIO 单引脚灌电流 | 1.2 mA |
| 接口 | I2C |
| I2C 地址范围 | 0x5B,0x5C,0x5D |
| 默认 I2C 地址 | 0x5B |
应用
- PC 外设
- MP3 播放器
- 遥控器
- 移动电话
- 照明控制
硬件概述
引脚图
| 引脚编号 | 引脚名称 | 功能 | 引脚复用 |
|---|---|---|---|
| 8 | CH0 | 通道0，电极0，输入电容值 | - |
| 9 | CH1 | 通道1，电极1，输入电容值 | - |
| 10 | CH2 | 通道2，电极2，输入电容值 | - |
| 11 | CH3 | 通道3，电极3，输入电容值 | - |
| 12 | CH4 | 通道4，电极4，输入电容值 | GPIO 或 LED 驱动 |
| 13 | CH5 | 通道5，电极5，输入电容值 | GPIO 或 LED 驱动 |
| 14 | CH6 | 通道6，电极6，输入电容值 | GPIO 或 LED 驱动 |
| 15 | CH7 | 通道7，电极7，输入电容值 | GPIO 或 LED 驱动 |
| 16 | CH8 | 通道8，电极8，输入电容值 | GPIO 或 LED 驱动 |
| 17 | CH9 | 通道9，电极9，输入电容值 | GPIO 或 LED 驱动 |
| 18 | CH10 | 通道10，电极10，输入电容值 | GPIO 或 LED 驱动 |
| 19 | CH11 | 通道11，电极11，输入电容值 | GPIO 或 LED 驱动 |
对于 CH0 ~ CH11，一旦获取电极电容数据，就会通过与电容基线值比较来确定电极的触摸/释放状态。您可以为每个通道单独设置基线值。引脚12 ~ 引脚19 是多功能的，这意味着您可以将它们配置为 GPIO 或 LED 驱动器，更多详细信息请参考飞思卡尔应用笔记 AN3894。
中央焊盘连接到地址线，您可以通过切断导线并重新焊接来更改 I2C 地址。为了您和他人的安全，请小心使用可能用到的刀具或焊枪。
原理图
电源
飞思卡尔 MPR121 的工作电压为 1.71V 至 3.6V，然而 Arduino 的电压为 3.3V 或 5V。为了使其与 5V 系统兼容，我们使用电压转换芯片为飞思卡尔 MPR121 提供 3.3V 电压。
双向电平转换电路
这是一个典型的双向电平转换电路，用于连接 I2C 总线的两个不同电压部分。该传感器的 I2C 总线使用 3.3V，如果 Arduino 的 I2C 总线使用 5V，则需要此电路。在上面的原理图中，Q1 和 Q2 是 N 沟道 MOSFET 2N7002A，充当双向开关。为了更好地理解这部分，您可以参考 AN10441
支持的平台
| Arduino | Raspberry Pi | |||
|---|---|---|---|---|
 |  |  |  |  |
上述提到的支持平台表示该模块的软件或理论兼容性。在大多数情况下，我们只为Arduino平台提供软件库或代码示例。我们无法为所有可能的MCU平台提供软件库/演示代码。因此，用户必须编写自己的软件库。
入门指南
与Arduino一起使用
在这一部分，我们将向您展示如何使用**Grove - 12键电容式I2C触摸传感器V2 (MPR121)**作为触摸传感器，至于如何将其配置为电容传感器或接近传感器，请查看数据手册。
硬件
所需材料
| Seeeduino V4.2 | Base Shield | I2C Touch Sensor V2 |
|---|---|---|
 |  |  |
| 立即购买 | 立即购买 | 立即购买 |
-
步骤1. 将Grove - 12键电容式I2C触摸传感器V2 (MPR121)连接到Base Shield的I2C端口。
-
步骤2. 将Grove - Base Shield插入Seeeduino。
-
步骤3. 通过USB线将Seeeduino连接到PC。
如果我们没有Grove Base Shield，我们也可以直接将此模块连接到Seeeduino，如下所示。
| Seeeduino | Grove-MPR121 |
|---|---|
| 5V | 红色 |
| GND | 黑色 |
| SDA | 白色 |
| SCL | 黄色 |
软件
如果这是您第一次使用Arduino，我们强烈建议您在开始之前先查看Arduino入门指南。
-
步骤1. 从Github下载Grove触摸传感器MPR121库。
-
步骤2. 参考如何安装库为Arduino安装库。
-
步骤3. 重启Arduino IDE。打开示例，您可以通过以下三种方式打开：
-
在Arduino IDE中通过路径直接打开：文件 --> 示例 --> Grove触摸传感器MPR121 --> MPR121_demo。
-
在您的计算机中点击MPR121_demo.ino打开，您可以在xxxx\Arduino\libraries\Grove_touch_sensor_MPR121-master中找到它，XXXX是您安装Arduino IDE的位置。
-
或者，您可以直接点击代码块右上角的图标
将以下代码复制到Arduino IDE的新草图中。
-
#include "Seeed_MPR121_driver.h"
Mpr121 mpr121;
u16 touch_status_flag[CHANNEL_NUM]={0};
void setup()
{
s32 ret=0;
Serial.begin(115200);
if(mpr121.begin()<0)
{
Serial.println("Can't detect device!!!!");
}
else
{
Serial.println("mpr121 init OK!");
}
delay(100);
}
void loop()
{
u16 result=0;
u16 filtered_data_buf[CHANNEL_NUM]={0};
u8 baseline_buf[CHANNEL_NUM]={0};
result=mpr121.check_status_register();
mpr121.get_filtered_reg_data(&result,filtered_data_buf);
for(int i=0;i<CHANNEL_NUM;i++)
{
if(result&(1<<i)) /*key i is pressed!!*/
{
if(0==touch_status_flag[i])
{
touch_status_flag[i]=1;
Serial.print("key ");
Serial.print(i);
Serial.println("pressed");
}
}
else
{
if(1==touch_status_flag[i])
{
touch_status_flag[i]=0;
Serial.print("key ");
Serial.print(i);
Serial.println("release");
}
}
}
delay(50);
}
-
步骤 4. 上传演示程序。如果您不知道如何上传代码，请查看如何上传代码。
-
步骤 5. 点击工具-> 串口监视器打开Arduino IDE的串口监视器。或者同时按下
ctrl+shift+m键。将波特率设置为115200。
如果一切顺利，您将得到结果。当您触摸CH0 ~ CH11焊盘时，将触发key ?pressed和key ?release
mpr121 inmpr121 init OK!
key 11pressed
key 11release
key 10pressed
key 10release
key 0pressed
key 0release
key 2pressed
key 2release
与Raspberry Pi一起使用
硬件
- 步骤 1. 本项目中使用的物品：
| Raspberry pi | Grove Base Hat for RasPi | I2C Touch Sensor V2 |
|---|---|---|
 |  | |
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- 步骤 2. 将Grove Base Hat插入Raspberry Pi。
- 步骤 3. 将Grove - 12键电容式I2C触摸传感器V2 (MPR121)连接到Base Hat的I2C端口。
- 步骤 4. 通过USB线将Raspberry Pi连接到PC。
软件
如果您使用的是Raspberry Pi with Raspberrypi OS >= Bullseye，您必须仅使用Python3运行此命令行。
- 步骤 1. 按照设置软件配置开发环境。
- 步骤 2. 通过克隆grove.py库下载源文件。
cd ~
git clone https://github.com/Seeed-Studio/grove.py
- 步骤 3. 执行以下命令运行代码。
cd grove.py/grove
python3 grove_12_chan_touch_sensor_MPR121.py
以下是grove_12_chan_touch_sensor_MPR121.py代码。
import time
from grove.i2c import Bus
TOUCH_SENSOR_DEFAULT_ADDR = 0x5b
MODE_CONFIG_REG_ADDR = 0x5e
GLOBAL_PARAM_REG_ADDR_L = 0x5c
TOUCH_STATUS_REG_ADDR_L = 0x00
SET_DEBOUNCE_REG_ADDR = 0x5b
FILTERED_DATA_REG_START_ADDR_L = 0x04
CHANNEL_NUM = 12
STOP_MODE = 0
NORMAL_MODE = 0x3c
class TouchSensorMpr121():
def __init__(self,bus_num = 1,addr = TOUCH_SENSOR_DEFAULT_ADDR):
self.bus = Bus(bus_num)
self.addr = addr
self.threshold = 0
self.touch_flag = [0]*CHANNEL_NUM
def sensor_init(self):
self._set_mode(STOP_MODE)
data = [0x23,0x10]
self._set_global_param(data)
self._set_debounce(0x22)
self._set_mode(NORMAL_MODE)
def set_threshold(self,threshold):
self.threshold = threshold
def wait_for_ready(self):
time.sleep(.2)
def _set_mode(self,mode):
self.bus.write_byte_data(self.addr,MODE_CONFIG_REG_ADDR,mode)
def _set_global_param(self,data):
self.bus.write_i2c_block_data(self.addr,GLOBAL_PARAM_REG_ADDR_L,data)
def _set_debounce(self,data):
self.bus.write_byte_data(self.addr,SET_DEBOUNCE_REG_ADDR,data)
def _check_status_register(self):
data_status = self.bus.read_i2c_block_data(self.addr,TOUCH_STATUS_REG_ADDR_L,2)
return data_status
def get_filtered_touch_data(self,sensor_status):
result_value = []
for i in range(CHANNEL_NUM):
time.sleep(.01)
if(sensor_status & (1<<i)):
channel_data = self.bus.read_i2c_block_data(self.addr,FILTERED_DATA_REG_START_ADDR_L+2*i,2)
result_value.append(channel_data[0] | channel_data[1]<<8 )
else:
result_value.append(0)
return result_value
def listen_sensor_status(self):
data = self._check_status_register()
touch_status = data[0] | (data[1]<<8)
touch_result_value = self.get_filtered_touch_data(touch_status)
for i in range(CHANNEL_NUM):
if(touch_result_value[i] < self.threshold ):
touch_result_value[i] = 0
return touch_result_value
def parse_and_print_result(self,result):
for i in range(CHANNEL_NUM):
if(result[i] != 0):
if(0 == self.touch_flag[i]):
self.touch_flag[i] = 1
print("Channel %d is pressed,value is %d" %(i,result[i]))
else:
if(1 == self.touch_flag[i]):
self.touch_flag[i] = 0
print("Channel %d is released,value is %d" %(i,result[i]))
mpr121 = TouchSensorMpr121()
def main():
mpr121.sensor_init()
mpr121.set_threshold(0x60)
mpr121.wait_for_ready()
while 1:
result = mpr121.listen_sensor_status()
mpr121.parse_and_print_result(result)
time.sleep(.1)
if __name__ == '__main__':
main()
如果一切顺利，您将得到结果。当您触摸CH0 ~ CH11焊盘时，将触发channel # pressed和Channel # released以及相应的压力值。
>>> %Run grove_12_chan_touch_sensor_MPR121.py
Channel 8 is pressed, value is 308
Channel 8 is released, value is 0
Channel 9 is pressed, value is 170
Channel 9 is released, value is 0
Channel 10 is pressed, value is 340
Channel 8 is pressed, value is 180
原理图在线查看器
资源
-
[Zip] Grove - 12 Key Capacitive I2C Touch Sensor V2 eagle 文件
-
[PDF] MPR121 数据手册
-
[PDF] AN3894
项目
这是本产品的介绍视频，包含简单的演示，您可以尝试一下。
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技术支持与产品讨论
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