[發明專利]電容式觸摸按鍵系統及其微控制單元

無效

• 申請號: 201010235749.6
• 申請日: 2010-07-23
• 公開（公告）號: CN101908876A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發明（設計）人: 荊玉珂;許成珅;曹中信;黃智
• 申請（專利權）人: 中穎電子有限公司
• 主分類號: H03K17/96
• 分類號: H03K17/96
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發明涉及觸摸按鍵制造領域，特別是涉及一種基于微控制單元的電容式觸摸按鍵系統及其微控制單元。

背景技術

觸摸控制根據其原理不同，可以分為電波式、電阻式、光學式、電容式、電感式和電磁式等多種控制方式。每種控制方式有其各自的優缺點和適用場合。其中電容式觸摸按鍵由于其電路相對簡單，只需要一個微處理器和一些外圍電路就可實現對按鍵的觸摸檢測和控制，因而適用于許多家用電器。

電容式觸摸按鍵的基本原理就是一個不斷充電和放電的張弛振蕩器。如果不觸摸開關，張弛振蕩器有一個固定的充放電周期，頻率是可以測量的。如果用手指接觸開關，就會增加觸摸按鍵等效電容，充放電周期就會變長，頻率就會相應減少。所以，通過測量充放電周期或頻率的變化，就可以偵測觸摸動作。

現有的電容式觸摸按鍵系統，為了實現充放電電路，需利用若干個電阻和至少一個充放電電容來實現外圍電路，例如，申請號為200810006684.0的中國專利申請便揭露了一種由電阻及充放電電容構成的外圍電路。這種外圍電路由于采用了較多的元器件，往往會帶來溫漂大，成本高，調節復雜等問題。

另外，觸摸按鍵的性能優劣的關鍵評判標準是抗干擾能力和靈敏度。現有的觸摸按鍵系統是對按鍵等效電容的絕對值進行數據值的轉換(例如，電容數字轉換，CDC)及處理，并以此作為判鍵的基準。而實驗表明，印刷電路板(PCB)本身的雜散電容和布局會直接影響到等效電容的取值大小，繼而影響到判鍵的靈敏度。因此，采用基于觸摸按鍵等效電容絕對值的判鍵方法的代價是對PCB板更高的要求和在軟件處理上更加復雜的調整算法(例如，基于雜散電容偏置值的調整算法)。

可見，現有的電容式觸摸按鍵系統，外圍電路除按鍵以外，還需要若干電阻和充放電電容，這種外圍電路較為復雜，且帶來了溫漂大，成本高，調節復雜等問題。另外，現有的電容式觸摸按鍵系統采用基于觸摸按鍵等效電容絕對值的判鍵方法，其對PCB板的要求較高，且在軟件處理上需要更加復雜的調整算法，因而對軟件資源的要求也較高，故而系統在功能實現上難度大且成本高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種電容式觸摸按鍵系統，以解決現有電容式觸摸按鍵系統由于外圍電路復雜而導致的溫漂大，成本高，調節復雜等問題。

為解決以上技術問題，本發明提供一種電容式觸摸按鍵微控制單元，其包括：比較器，其正向輸入端耦接一參考信號；開關電路，包括第一邏輯控制開關、第二邏輯控制開關與第三邏輯控制開關，其中第一邏輯控制開關和第二邏輯控制開關以相同頻率交替呈現閉合和斷開狀態，第三邏輯控制開關受控于比較器的輸出信號；充電時間數據處理模塊，信號連接所述比較器的輸出端；所述比較器的負向輸入端耦接一充放電電容端；所述比較器的負向輸入端通過第一邏輯控制開關與第二邏輯控制開關耦接一電源供應端；所述比較器的負向輸入端通過第三邏輯控制開關耦接一接地端；所述比較器的負向輸入端通過第二邏輯控制開關耦接多個觸摸按鍵端。

進一步的，所述的電容式觸摸按鍵微控制單元還包括：時鐘延時模塊，連接于所述比較器輸出端與充電時間數據處理模塊之間，且比較器的輸出信號通過該時鐘延時模塊后控制所述第三邏輯控制開關。

進一步的，所述參考信號為多檔位可調信號。

進一步的，所述第一邏輯控制開關和第二邏輯控制開關受控于同一個時鐘信號。

本發明另提供一種電容式觸摸按鍵系統，包括微控制單元和外圍電路，所述外圍電路包括多個觸摸按鍵和一充放電電容；所述微控制單元包括：比較器，其正向輸入端耦接一參考信號；開關電路，包括第一邏輯控制開關、第二邏輯控制開關與第三邏輯控制開關，其中第一邏輯控制開關和第二邏輯控制開關以相同頻率交替呈現閉合和斷開狀態，第三邏輯控制開關受控于比較器的輸出信號；充電時間數據處理模塊，信號連接所述比較器的輸出端；所述比較器的負向輸入端通過第一邏輯控制開關與第二邏輯控制開關耦接一電源供應端；所述比較器的負向輸入端通過第三邏輯控制開關耦接一接地端；所述比較器的負向輸入端通過第二邏輯控制開關耦接所述多個觸摸按鍵及所述充放電電容。

進一步的，所述微控制單元還包括：時鐘延時模塊，連接于所述比較器輸出端與充電時間數據處理模塊之間，且比較器的輸出信號通過該時鐘延時模塊后控制所述第三邏輯控制開關。

進一步的，所述參考信號為多檔位可調信號。

進一步的，所述第一邏輯控制開關和第二邏輯控制開關受控于同一個時鐘信號。

進一步的，所述充放電電容為可調電容。

進一步的，所述充放電電容的可調范圍為2.2nF至44nF。