[實(shí)用新型]一種電容感應(yīng)觸控按鍵

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520863260.1
• 申請(qǐng)日: 2015-11-02
• 公開（公告）號(hào): CN205017293U
• 公開（公告）日: 2016-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王亮;袁哲明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江漫思網(wǎng)絡(luò)科技有限公司
• 主分類號(hào): H03K17/975
• 分類號(hào): H03K17/975
• 代理公司: 杭州華知專利事務(wù)所 33235
• 代理人: 寧岡

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及觸摸按鍵制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電容感應(yīng)觸控按鍵。

背景技術(shù)

電容式觸控技術(shù)在各種電子設(shè)備中的應(yīng)用已較為成熟，例如在手機(jī)，PAD，DVD，TV，洗衣機(jī)等領(lǐng)域的設(shè)計(jì)方案中已經(jīng)有了廣泛使用，采用電容式觸控技術(shù)的電容式觸摸按鍵逐漸替代了機(jī)械式按鍵。與傳統(tǒng)的機(jī)械式按鍵相比，電容式觸摸按鍵不僅美觀而且耐用、壽命長(zhǎng)，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單易于安裝，成本較低，相對(duì)于傳統(tǒng)意義上的機(jī)械式按鍵，電容式觸摸按鍵只要輕輕觸碰，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)按鍵的開關(guān)控制、量化調(diào)節(jié)甚至方向控制。相對(duì)地，機(jī)械式按鍵就具有安裝和操作不夠方便，長(zhǎng)時(shí)間使用后容易進(jìn)灰塵，不夠衛(wèi)生，成本較高，以及使用壽命短等問題。由于上述原因，尤其是電容式觸摸按鍵的耐用性，電容式觸控技術(shù)逐漸成為觸摸控制的首選技術(shù)。電容式觸控技術(shù)在消費(fèi)市場(chǎng)已經(jīng)獲得廣泛的認(rèn)可，正逐漸出現(xiàn)在更多的消費(fèi)設(shè)備市場(chǎng)。

電容式觸摸按鍵的結(jié)構(gòu)與電阻式的相似，但是其采用電容量為判斷標(biāo)準(zhǔn)。電容式觸摸按鍵包括一個(gè)IC(集成電路)控制的電路，該電路包括一個(gè)放置在操作面板后的簡(jiǎn)單阻性環(huán)形電極組件。按鍵的操作面板可以是一整塊普通材質(zhì)的絕緣體，如有機(jī)玻璃，或者其他一般材料。所述的操作面板不需要挖孔，人手接近界面并和下面的電極片形成電容，靠偵測(cè)電容量的變化來感應(yīng)控制電路。一般不受溫度、靜電、水、灰塵等外界因素的影響，單靠人手感應(yīng)作為電容量的變量。整個(gè)界面沒有按鍵的存在，便于清潔，使產(chǎn)品的外觀更加高檔美觀，由于按鍵沒有接觸點(diǎn)，使用壽命也非常長(zhǎng)久，因?yàn)闆]有機(jī)械結(jié)構(gòu)的壽命問題，只是按電子器件的壽命來決定按鍵的壽命，幾乎可保持永久性。

電容式觸摸按鍵現(xiàn)有的常用方案，已常用的專用電容按鍵IC方案和PWM(脈沖寬度調(diào)制)方案兩種為例闡述。

專用電容按鍵IC方案。優(yōu)點(diǎn)是可以擴(kuò)展多個(gè)電容按鍵，軟件設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單，一般通過專用接口，如IIC與MCU相連。缺點(diǎn)是，需要有專用接口，增加芯片，成本提高，特別是當(dāng)按鍵數(shù)量較少時(shí)，更為明顯。

PWM方案。方案如圖1所示，此方案一般為兩個(gè)GPIO(GeneralPurposeInputOutput，簡(jiǎn)稱為GPIO，或總線擴(kuò)展器。當(dāng)微控制器或芯片組沒有足夠的I/O端口，或當(dāng)系統(tǒng)需要采用遠(yuǎn)端串行通信或控制時(shí)，GPIO產(chǎn)品能夠提供額外的控制和監(jiān)視功能)。一個(gè)GPIO輸出PWM波形，負(fù)責(zé)提供改變電壓值；另一個(gè)GPIO是輸入信號(hào)，負(fù)責(zé)檢測(cè)電壓的變化。如圖1所示，GPIO1輸出為高電平，電容C’充電，電容電壓上升，當(dāng)GPIO2檢測(cè)到高電平后，MCU(微控制單元)控制GPIO1變?yōu)榈碗娖?，電容C’又放電，電容電壓下降，當(dāng)GPIO2檢測(cè)到低電平后，GPIO1又輸出高電平。GPIO1變化的頻率和電容C’的電容值有關(guān)。檢測(cè)到GPIO1上頻率的變化，就是檢測(cè)到按鍵的變化，從而檢測(cè)到人手的按下。其波形如下圖2。此方案優(yōu)點(diǎn)是無需外加芯片，成本降低。缺點(diǎn)是檢測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)，至少需要兩個(gè)GPIO，并且有一個(gè)需要有PWM功能，對(duì)MCU’要求較高。

例如公開號(hào)為CN104215812A的專利申請(qǐng)文件中，“公開了一種MCU芯片電壓檢測(cè)電路，MCU具有第一I/O端口、第二I/O端口、定時(shí)器、連接電源電壓的電壓輸入端和接地端；第一I/O端口為輸出端口，該第一I/O端口的輸出電壓由MCU控制；第二I/O端口為輸入端口”。采用的便是PWM方案。

上述設(shè)計(jì)方案的關(guān)鍵就是檢測(cè)電容量的變化，而電容量的變化在實(shí)際的系統(tǒng)中體現(xiàn)在充放電時(shí)間的變化。當(dāng)充放電時(shí)間變化越明顯，那么MCU檢測(cè)變化越準(zhǔn)確，誤檢率越小。

綜合上述，現(xiàn)有設(shè)計(jì)方案對(duì)處理器接口方式要求較高，占用硬件資源較多，或者需要有專用接口，或者至少有帶PWM功能的IO口，控制復(fù)雜，低功耗控制復(fù)雜，功耗較高。

原有的計(jì)劃方案相對(duì)復(fù)雜，如專用電容按鍵IC方案需使用專有IC，或者如PWM方案需使用若干GPIO管腳并且需要有PWM功能，不利于控制成本。故，原有設(shè)計(jì)方案中，對(duì)處理器接口方式要求較高，占用硬件資源較多，控制復(fù)雜，功耗較高，成本也較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明目的是解決上述現(xiàn)有電容感應(yīng)觸控電路的局限性，提供一種占用硬件資源少，抗干擾能力強(qiáng)，控制方便，功耗較低且成本較低的電容感應(yīng)觸控電路。

本發(fā)明一種電容感應(yīng)觸控按鍵，包括設(shè)置有計(jì)時(shí)器的微控制單元，所述的微控制單元包括一個(gè)GPIO端口，還包括一個(gè)電容和一個(gè)上拉電阻；所述的上拉電阻的一端與所述的GPIO端口相連，另一端連接高電平；所述的電容的一端與所述的GPIO端口相連，另一端接地；所述的上拉電阻、電容和GPIO端口相連接的公共點(diǎn)連接電容按鍵。