專利名稱：一種多個電容式觸摸傳感器檢測的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型公開了一種多個電容式觸摸傳感器檢測的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，可以用于電容值的測 量，也可以用做基于電容式觸摸傳感器的單觸開關(guān)、自鎖開關(guān)以及互鎖開關(guān)，也可以用來 檢測滑動條狀、環(huán)狀等電容式觸摸傳感器，以確定手指觸摸位置的定位。 技術(shù)背景
基于觸摸電容式的傳感器已經(jīng)越來越多的應(yīng)用于人們的生活中，與傳統(tǒng)的開關(guān)按鍵方 式相比，電容觸摸式開關(guān)具有壽命長、設(shè)計簡單、易于制造、防水防塵等諸多優(yōu)點(diǎn)，正逐 步取代機(jī)械式和其它接觸式的開關(guān)、按鍵。
當(dāng)前對于電容式觸摸傳感器的檢測，主要有三種實(shí)現(xiàn)方式電場感應(yīng)方式、張弛振蕩 蕩方式和電荷轉(zhuǎn)移方式。當(dāng)前這幾種方式都需要專用的集成電路來實(shí)現(xiàn)，并且有些外圍配 件較多，整體成本高。
與本實(shí)用新型最接近的技術(shù)是英國量研科技(Quantum Research)的基于電荷轉(zhuǎn)移方式 的電容觸摸開關(guān)QT1080、 QT1101等。他們對于每一個電容觸摸傳感器的檢測需要用到兩個 集成電路的管腳以及一個基準(zhǔn)電容。對于電容觸摸傳感器數(shù)量較多的時候，需要兩倍集成 電路的管腳以及相應(yīng)數(shù)量的基準(zhǔn)電容。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的問題是提供一種電容式觸摸傳感器檢測簡單結(jié)構(gòu)，僅使用一個基 準(zhǔn)電容Cs (1)，即可實(shí)現(xiàn)多個傳感器的檢測；對于有n個傳感器的時候，僅需要不超過 n+2個集成電路引腳即可完成檢測。傳感器數(shù)量越多，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢越明顯。
為了解決上述問題，本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)由基準(zhǔn)電容Cs (1)，觸摸傳感電容C1、 C2、 …Cn (2)，處理器(3)共同構(gòu)成。通過處理器(3)對I/0端口循環(huán)控制為高阻輸入、輸 出高、輸出低等不同狀態(tài)，使觸摸傳感電容C1、 C2、…Cn (2)對基準(zhǔn)電容Cs (1)進(jìn)行多 次充電或者放電，然后記錄使得基準(zhǔn)電容充電或者放電到特定電平時的充放電次數(shù)，即可 逐個得到觸摸傳感電容C1、 C2、…Cn (2)分別對應(yīng)的數(shù)值，處理器(3)再對這些數(shù)值進(jìn) 行處理進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電容式觸摸傳感器檢測的功能。利用本結(jié)構(gòu)，可以只使用一個基準(zhǔn)電容 Cs和不超過n+2個管腳即可對n個電容式觸摸傳感器進(jìn)行檢測?；诒緦?shí)用新型提供的結(jié)構(gòu)，處理器(3)對每一個觸摸傳感電容C1、 C2、…Cn (2) 進(jìn)行分時巡檢。在巡檢觸摸傳感電容Cx (Cx表示觸摸傳感電容Cl、 C2、…Cn其中之一)時 ，具體過程是
(-)、將除P〈x〉 (P〈x〉表示處理器與Cx的一個電極相連接的端口)外的P〈1〉、 P〈2>、… P〈n〉設(shè)置為高阻輸入狀態(tài)或者輸出低電平狀態(tài)；
(二)、將P〈x〉、 P〈n+1>、 P〈n+2〉設(shè)置成輸出低電平，給Cx和Cs放電；計數(shù)器清零；
Q、將P〈n+2〉設(shè)置成高阻輸入狀態(tài)；
卿、將P〈n+l〉設(shè)置成輸出高狀態(tài)，給Cx充電；
(五)、將P〈n+l〉設(shè)置成輸入高阻狀態(tài)，將P〈n+2〉設(shè)置成輸出低狀態(tài)，Cx上的電荷轉(zhuǎn)移到
CS上；計數(shù)器加一；
W、讀取P〈n+l〉的值，如果Cs上的電平低于端口輸入最低高電平，則P〈n+l〉為低，回 到步驟Q繼續(xù)；如果Cs上的電平高于端口輸入最低高電平，則P〈n+l〉為高，記錄此時計數(shù) 器的數(shù)據(jù)DATAx;
(七)、觸摸傳感電容Cx檢測結(jié)束，其對應(yīng)的值為DATAx;
在上述循環(huán)中，可以設(shè)定一個計數(shù)器的數(shù)值上限N，如果DATAx超過這個數(shù)值上限N， 則認(rèn)為該觸摸傳感電容Cx未被手指觸摸。在Cs確定的情況下，DATAx的數(shù)值與觸摸傳感電 容Cx的大小呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，即Cx越大，DATAx數(shù)值越小，反之亦然。處理器(3)經(jīng)過上述 巡檢后，可以得到觸摸傳感電容C1、 C2、…Cn (2)對應(yīng)的數(shù)值DATA1、 DATA2、…DATAn， 處理器對這些數(shù)值進(jìn)行處理后即可判斷觸摸傳感電容C1、 C2、…Cn (2)的狀態(tài)，再做出 相應(yīng)的處理。
作為本實(shí)用新型提出結(jié)構(gòu)的一種改進(jìn)結(jié)構(gòu)，基準(zhǔn)電容Cs (1)可以是一個外接電容單 獨(dú)構(gòu)成，也可以由一個或者多個除待檢測觸摸傳感電容Cx (Cx表示觸摸傳感電容Cl、 C2、 …Cn其中之一)之外的其它觸摸傳感電容、印制板寄生電容、其他寄生電容和外接電容的 組合構(gòu)成，因此也可以不需要單獨(dú)外接電容。
作為本實(shí)用新型提出結(jié)構(gòu)的一種改進(jìn)，在處理器(3)巡檢觸摸傳感電容Cx時，也可 以使用對基準(zhǔn)電容Cs放電的方式，具體過程是
(-)、將除P〈x〉 (P〈x〉表示處理器與Cx的一個電極相連接的端口)外的P〈1〉、 P〈2>、… P〈n〉設(shè)置為高阻輸入狀態(tài)或者輸出低電平狀態(tài)；
(二)、將P〈x〉、 P〈n+2〉設(shè)置成輸出低電平，P〈n+1〉設(shè)置成高電平，給Cx和Cs充電；計數(shù) 器清零；Q、將P〈n+2〉設(shè)置成高阻輸入狀態(tài)；卿、將P〈x〉、 P〈n+1〉設(shè)置成輸高狀態(tài)，給Cx放電； (五)、將P〈n+l〉設(shè)置成輸入高阻狀態(tài)，將P〈x〉和P〈n+2〉設(shè)置成輸出低狀態(tài)，Cs上的電荷
轉(zhuǎn)移到CX上；計數(shù)器加一；
(^)、讀取P〈n+l〉的值，如果Cs上的電平高于端口輸入最高低電平，則P〈n+l〉為高，回 到步驟Q繼續(xù)；如果Cs上的電平低于端口輸入最高低電平，則P〈n+l〉為低，記錄此時計數(shù) 器的數(shù)據(jù)DATAx;
(七)、觸摸傳感電容Cx檢測結(jié)束，其對應(yīng)的值為DATAx;
在上述循環(huán)中，可以設(shè)定一個計數(shù)器的數(shù)值上限N，如果DATAx超過這個數(shù)值上限N， 則認(rèn)為該觸摸傳感電容Cx未被手指觸摸。在Cs確定的情況下，DATAx的數(shù)值與觸摸傳感電 容Cx的大小呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，即Cx越大，DATAx數(shù)值越小，反之亦然。處理器(3)經(jīng)過上述 巡檢后，可以得到觸摸傳感電容C1、 C2、…Cn (2)對應(yīng)的數(shù)值DATA1、 DATA2、…DATAn， 處理器(3)對這些數(shù)值進(jìn)行處理后即可判斷觸摸傳感電容C1、 C2、…Cn (2)的狀態(tài)，再 做出相應(yīng)的處理。
采用本實(shí)用新型提出的結(jié)構(gòu)，可以使用通用的微處理器(3)和一個外接基準(zhǔn)電容Cs (1)，甚至不用外接電容而使用待檢測觸摸傳感電容之外的其他觸摸傳感電容和寄生電 容并聯(lián)構(gòu)成基準(zhǔn)電容，即可完成對多個觸摸傳感電容進(jìn)行檢測，并且減少了引腳的占用。以下結(jié)合附圖
和兩種具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。 附圖l、本實(shí)用新型第一種具體實(shí)施方式
原理圖 附圖2、本實(shí)用新型第二種具體實(shí)施方式
原理圖 附圖3、觸摸電容結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的第一種具體實(shí)施方式
原理圖如圖l所示，觸摸傳感電容C1、 C2、…Cn ( 2)的一個電極分別連接處理器(3)的P〈1〉、 P〈2>、…P〈n〉端；它們的另一個電極共同連 接到基準(zhǔn)電容Cs (1)的一個電極，然后連接到處理器(3)的P〈n+l〉端；基準(zhǔn)電容Cs (1 )的另一個電極連接到處理器(3)的P〈n+2〉端。
下面的程序流程給出了處理器(3)采用充電方式對其中一個觸摸傳感電容Cx掃描檢 測的過程
(-)、將除P〈x〉 (P〈x〉表示處理器與Cx的一個電極相連接的端口)外的P〈1〉、 P〈2>、… P〈n〉設(shè)置為高阻輸入狀態(tài)或者輸出低電平狀態(tài)；(二)、將P〈x〉、 P〈n+1>、 P〈n+2〉設(shè)置成輸出低電平，給Cx和Cs放電；計數(shù)器清零；
Q、將P〈n+2〉設(shè)置成高阻輸入狀態(tài)；
卿、將P〈n+l〉設(shè)置成輸出高狀態(tài)，給Cx充電；
(五)、將P〈n+l〉設(shè)置成輸入高阻狀態(tài)，將P〈n+2〉設(shè)置成輸出低狀態(tài)，Cx上的電荷轉(zhuǎn)移到
CS上；計數(shù)器加一；
W、讀取P〈n+l〉的值，如果Cs上的電平低于端口輸入最低高電平，則P〈n+l〉為低，回 到步驟Q繼續(xù)；如果Cs上的電平高于端口輸入最低高電平，則P〈n+l〉為高，記錄此時計數(shù) 器的數(shù)據(jù)DATAx;
(七)、觸摸傳感電容Cx檢測結(jié)束，其對應(yīng)的值為DATAx;在對觸摸傳感電容C1、 C2、…Cx…Cn循環(huán)掃描后，可以獲得它們相應(yīng)的數(shù)值DATA1、 DATA2、…DATAx…DATAn，處理器對這些數(shù)據(jù)的數(shù)值大小和數(shù)據(jù)之間的關(guān)系進(jìn)行處理，即 可知道觸摸傳感電容是否被觸摸、有幾個被觸摸、被觸摸的位置等信息。
本實(shí)用新型的第二種具體實(shí)施方式
如圖2所示，觸摸傳感電容C1、 C2、…Cx…Cn (2) 的一個電極分別連接處理器(3)的P〈1〉、 P〈2>、…P〈x〉…P〈n〉端；它們的另一個電極共 同連接到處理器(3)的P〈n+l〉端。在對觸摸傳感電容Cx進(jìn)行檢測時，除Cx之外所有的觸 摸傳感電容并聯(lián)一起作為基準(zhǔn)電容Cs (1)。
下面的處理流程給出了處理器(3)采用放電方式對其中一個觸摸傳感電容Cx掃描檢 測的過程
(-)、將除P〈x〉 (P〈x〉表示處理器與Cx的一個電極相連接的端口)外的P〈1〉、 P〈2>、… P〈n〉設(shè)置為高阻輸入狀態(tài)或者輸出低電平狀態(tài)；
(二)、將P〈x〉、 P〈n+2〉設(shè)置成輸出低電平，P〈n+1〉設(shè)置成高電平，給Cx和Cs充電；計數(shù) 器清零；
Q、將P〈n+2〉設(shè)置成高阻輸入狀態(tài)；
卿、將P〈x〉、 P〈n+1〉設(shè)置成輸高狀態(tài)，給Cx放電；
(五)、將P〈n+l〉設(shè)置成輸入高阻狀態(tài)，將P〈x〉和P〈n+2〉設(shè)置成輸出低狀態(tài)，Cs上的電荷
轉(zhuǎn)移到CX上；計數(shù)器加一；
(^)、讀取P〈n+l〉的值，如果Cs上的電平高于端口輸入最高低電平，則P〈n+l〉為高，回 到步驟Q繼續(xù)；如果Cs上的電平低于端口輸入最高低電平，則P〈n+l〉為低，記錄此時計數(shù) 器的數(shù)據(jù)DATAx;
(七)、觸摸傳感電容Cx檢測結(jié)束，其對應(yīng)的值為DATAx;在對觸摸傳感電容C1、 C2、…Cx…Cn (2)循環(huán)掃描后，可以獲得它們相應(yīng)的數(shù)值 DATA1、 DATA2、…DATAx…DATAn，處理器(3)對這些數(shù)據(jù)的數(shù)值大小和數(shù)據(jù)之間的關(guān)系 進(jìn)行處理，即可知道觸摸傳感電容是否被觸摸、有幾個被觸摸、被觸摸的位置等信息。
盡管本實(shí)用新型是結(jié)合具體實(shí)施例來表述的，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在以上說明的基礎(chǔ)上 顯然還能看出許多選擇，修改和變更。只要多個觸摸傳感電容共用一個基準(zhǔn)電容來進(jìn)行檢 測的結(jié)構(gòu)，不論其基準(zhǔn)電容是否單獨(dú)外接電容，還是多個觸摸傳感電容并聯(lián)，還是利用印 制板和其他的寄生電容，以及他們的組合構(gòu)成，均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求權(quán)利要求1一種多個電容式觸摸傳感器檢測的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，由基準(zhǔn)電容Cs，觸摸傳感電容C1、C2、…Cn，處理器構(gòu)成，其特征在于觸摸傳感電容C1、C2、…Cn的一個電極分別連接處理器的P<1>、P<2>、…P<n>端口，它們的另一個電極共同連接到基準(zhǔn)電容Cs的一個電極，然后連接到處理器的P<n+1>端口，基準(zhǔn)電容Cs另一個電極連接到處理器的P<n+2>端口。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種多個電容式觸摸傳感器檢測的實(shí)現(xiàn)結(jié) 構(gòu)，其特征在于多個觸摸傳感電容C1、 C2、…Cn共用一個基準(zhǔn)電容Cs。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種多個電容式觸摸傳感器檢測的實(shí)現(xiàn) 結(jié)構(gòu)，其特征在于基準(zhǔn)電容Cs可以是一個外接電容單獨(dú)構(gòu)成，也可以由一個或者多個除 待檢測觸摸傳感電容Cx之外的其它觸摸傳感電容、印制板寄生電容、其他寄生電容和外接 電容的組合構(gòu)成，因此也可以不需要單獨(dú)外接電容。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種多個電容式觸摸傳感器檢測的實(shí)現(xiàn)結(jié) 構(gòu)，其特征在于對觸摸傳感電容C1、 C2、…Cn的檢測可以使用對于Cs充電的方式，也可 以使用對Cs放電的方式。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種多個電容式觸摸傳感器檢測的實(shí)現(xiàn)結(jié) 構(gòu)，其特征在于對于n個觸摸傳感電容Cl、 C2、…Cn的檢測，僅需要處理器的不超過n+2 個端口。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種多個電容式觸摸傳感器檢測的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，本結(jié)構(gòu)由基準(zhǔn)電容Cs(1)，觸摸傳感電容C1、C2、…Cn(2)，處理器(3)共同構(gòu)成。通過處理器對I/O端口循環(huán)控制為輸入高阻、輸出高、輸出低等不同狀態(tài)，使觸摸傳感電容C1、C2、…Cn(2)對基準(zhǔn)電容Cs(1)進(jìn)行多次充電或者放電，然后記錄使得基準(zhǔn)電容充電或者放電到特定電平時的充放電次數(shù)，即可逐個得到觸摸傳感電容C1、C2、…Cn(2)分別對應(yīng)的數(shù)值，處理器(3)再對這些數(shù)值進(jìn)行處理進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電容式觸摸傳感器檢測的功能。利用本結(jié)構(gòu)，可以只使用一個基準(zhǔn)電容Cs(1)即可對多個電容式觸摸傳感器進(jìn)行檢測。
文檔編號G01R31/00GK201251612SQ20082030038
公開日2009年6月3日 申請日期2008年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月19日
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