本實(shí)用新型是一種基于ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換)電壓檢測的多點(diǎn)觸摸電路，涉及環(huán)狀多點(diǎn)觸摸電路和新型矩陣式多點(diǎn)觸摸電路。

背景技術(shù)：
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現(xiàn)有市場上存在著很多單通道或多通道的觸摸芯片，觸摸控制已成為常見的控制方式，被廣泛使用。單鍵觸摸芯片，成本低廉，批量只需幾角錢；多通道觸摸芯片雖然增加了觸摸通道，但成本高，設(shè)計(jì)難度大。

現(xiàn)有的觸摸技術(shù)主要分為電阻式、電容式、紅外線式和表面聲波式觸摸，以此為基礎(chǔ)又產(chǎn)生了許多新興的技術(shù)，它們通過特殊的算法和復(fù)雜的技術(shù)最多支持兩個觸摸點(diǎn)，其中真正意義上達(dá)到多點(diǎn)觸摸的是利用矩陣式鍵盤保證各個工作節(jié)點(diǎn)互不干擾的矩陣多點(diǎn)觸摸技術(shù)，但是由于矩陣多點(diǎn)觸摸需大量電極和接口，成本高、設(shè)計(jì)難度大，對走線、板子形狀、觸摸點(diǎn)與觸摸點(diǎn)之間、觸摸點(diǎn)與芯片距離等都有嚴(yán)格要求，且需對有效觸摸面積進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算，并有觸摸盲區(qū)的缺陷以及需要復(fù)雜的算法。

(1)對于觸摸點(diǎn)很多的系統(tǒng)中，單個觸摸芯片很難滿足要求，需多個芯片配合使用；(2)多通道觸摸芯片信號輸出個數(shù)對應(yīng)觸摸點(diǎn)個數(shù)，因此當(dāng)有很多個觸摸點(diǎn)時會產(chǎn)生眾多觸摸信號，即使之后再進(jìn)行譯碼，也會保留很多的信號線；(3)多通道觸摸芯片對觸摸焊盤及芯片與焊盤之間的連線等有很高的要求，走線的好壞對整個觸摸系統(tǒng)的影響較大。

在多點(diǎn)觸摸技術(shù)高速發(fā)展的今天，低成本、易設(shè)計(jì)、高性能是人們的需求。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的基于ADC電壓檢測的多點(diǎn)觸摸電路能夠?qū)崿F(xiàn)這些要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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為了解決背景技術(shù)中存在的問題，深入研究多點(diǎn)觸摸技術(shù)，從一種簡單成熟的單點(diǎn)觸摸單元電路設(shè)計(jì)出多點(diǎn)觸摸電路。目的在于解決觸摸系統(tǒng)中存在眾多觸摸點(diǎn)時，設(shè)計(jì)難度大、走線不方便、成本高等問題。此外本實(shí)用新型的環(huán)狀多點(diǎn)觸摸電路中的觸摸系統(tǒng)大大減少了端口和電極；從原矩陣觸摸技術(shù)得到啟發(fā)，設(shè)計(jì)出新型矩陣式多點(diǎn)觸摸電路。此電路原理簡單、方便系統(tǒng)設(shè)計(jì)，成本低廉、可靠性高、器材易得。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：

現(xiàn)有市場上存在著眾多的單鍵觸摸芯片，成本低廉，批量只需幾角錢；同時市場上存在大量內(nèi)部具有AD模數(shù)轉(zhuǎn)換器的單片機(jī)，本實(shí)用新型通過觸摸不同單鍵觸摸單元的觸摸芯片，產(chǎn)生觸摸信號，從而PMOS管導(dǎo)通，通過設(shè)置PMOS管源極對應(yīng)的不同電阻值，PMOS管源極對應(yīng)的A點(diǎn)輸出不同的電壓，再通過單片機(jī)的AD功能，檢測電壓值，顯示/輸出控制模塊顯示輸出電壓，通過不同的電壓值從而判斷哪個觸摸點(diǎn)被觸摸。

本實(shí)用新型觸摸系統(tǒng)中存在著眾多的觸摸點(diǎn)，每個觸摸點(diǎn)由單獨(dú)的觸摸芯片控制作為一個單鍵觸摸單元，如圖2所示。本實(shí)用新型采用TTP223單鍵觸摸芯片，成本低廉、功能穩(wěn)定，由AHLB管腳選擇直接模式的高電平或者低電平有效，由TOG管腳選擇輸出模式，通過觸摸芯片4腳即AHLB腳和6腳即TOG腳配置觸摸芯片1腳輸出，低電平有效，即觸摸點(diǎn)T1有觸摸時，輸出低電平，否則輸出高電平。觸摸芯片輸出引腳1接PMOS管的門極，PMOS管的特點(diǎn)是低電平導(dǎo)通，高電平截止，因此有觸摸信號時，觸摸芯片1腳輸出低電平，從而PMOS管導(dǎo)通，PMOS管的源極接電阻RS，當(dāng)PMOS管導(dǎo)通時，A端有電壓輸出。各單鍵觸摸單元除了匹配電阻RS值不同，其他條件相同，所以當(dāng)其觸摸點(diǎn)被觸摸時每個單鍵觸摸單元對應(yīng)的A點(diǎn)輸出的電壓不同。

基于圖2設(shè)計(jì)了如圖3所示的多點(diǎn)觸摸電路的電壓檢測結(jié)構(gòu)圖，Q1、Q2、Q3、Q4端為PMOS管的門極，每個PMOS管的門極都與圖2單鍵觸摸單元中TTP223芯片的輸出端Q端相連，組成四個獨(dú)立的單鍵觸摸單元，四個單鍵觸摸單元的連接方式如圖2，其僅四個匹配電阻RS1、RS2、RS3、RS4不同。當(dāng)某個觸摸點(diǎn)被觸摸時，該單鍵觸摸單元的觸摸芯片Q端輸出低電平，從而與Q端相連的PMOS管導(dǎo)通，因?yàn)槊總€觸摸點(diǎn)對應(yīng)的匹配電阻RS1、RS2、RS3、RS4不同，所以電壓檢測點(diǎn)A的電壓不同，計(jì)算公式為V_A＝5V*RS/(RS+R)，若設(shè)R＝1KΩ、AD檢測電壓范圍0-3.3V，忽略PMOS管壓降，則計(jì)算得到各電阻值如下表格：

設(shè)計(jì)電路時依次選擇觸摸單元對應(yīng)的電阻。

如圖4所示為本實(shí)用新型的單片機(jī)AD觸摸檢測電路圖。圖3和圖5的電壓檢測信號點(diǎn)A接單片機(jī)的AD轉(zhuǎn)換引腳A1或A2；圖6的電壓檢測信號點(diǎn)A1、A2分別接單片機(jī)的AD轉(zhuǎn)換引腳A1和A2，通過單片機(jī)的AD功能，檢測電壓值，顯示/輸出控制模塊顯示輸出電壓。將這些預(yù)設(shè)的電阻分壓值用數(shù)組保存起來，通過查表的方法與輸出電壓對照從而判斷哪個觸摸點(diǎn)被觸發(fā)。

本實(shí)用新型采用上述技術(shù)方案，具有以下有益效果：

(1)解決了觸摸系統(tǒng)中存在眾多觸摸點(diǎn)時，設(shè)計(jì)難度大、走線不方便的問題；(2)節(jié)省開發(fā)時間和開發(fā)成本；(3)節(jié)省觸摸系統(tǒng)的整體成本。(4)由于觸摸單元是單鍵觸摸，工作相互獨(dú)立，相比于其他多點(diǎn)觸摸要求多個觸摸單元共同工作可靠性更高。(5)相比于現(xiàn)有的矩陣多點(diǎn)觸摸技術(shù)此方案不僅可以達(dá)到多點(diǎn)觸摸的效果而且無需對有效觸摸面積進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算，無觸摸盲區(qū)的缺陷且不需要復(fù)雜的算法。(6)本實(shí)用新型多點(diǎn)觸摸電路可以很大程度上減小電極和端口，減少成本，環(huán)狀多點(diǎn)觸摸電路的電極和端口更少。(7)本實(shí)用新型各個工作單元彼此獨(dú)立，在一個觸摸單元中不會誤觸摸或觸摸到多個觸摸點(diǎn)；(8)本實(shí)用新型通過單個觸摸芯片能達(dá)到多點(diǎn)觸摸的效果。

附圖說明：

圖1是本實(shí)用新型的整體框圖；

圖2是本實(shí)用新型的單鍵觸摸單元電路圖；

圖3是本實(shí)用新型的多點(diǎn)觸摸電壓檢測結(jié)構(gòu)圖；

圖4是本實(shí)用新型的單片機(jī)AD觸摸檢測電路圖；

圖5是本實(shí)用新型的環(huán)狀多點(diǎn)觸摸電路結(jié)構(gòu)圖；

圖6是本實(shí)用新型的新型矩陣式多觸摸點(diǎn)電路結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方案：

如圖1是系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖，電路主要由電源模塊、單片機(jī)模塊、觸摸模塊、顯示/輸出控制模塊和復(fù)位/時鐘模塊組成。電源為5V直流電源即可，單片機(jī)可選擇帶AD功能的ATMEGA8，自帶8通道10位AD功能，復(fù)位電路選擇上電復(fù)位，時鐘信號選擇內(nèi)部振蕩方式，也可以選擇其他型號的，觸摸模塊是由單鍵觸摸單元(如圖1)電路組成的多點(diǎn)觸摸模塊，每個單鍵觸摸單元電路的PMOS管源極匹配不同的電阻，則電壓檢測點(diǎn)A、A1、A2將輸出不同的電壓，再通過單片機(jī)的AD功能，檢測電壓值，顯示/輸出控制模塊顯示輸出電壓，通過不同的電壓值從而判斷哪個觸摸點(diǎn)被觸發(fā)。

如圖2所示，TTP223是觸摸鍵檢測IC，提供一個觸摸點(diǎn)，工作電壓是2.0-5.5V，本設(shè)計(jì)電路的工作電壓設(shè)置為5V。TTP223由AHLB管腳選擇直接模式的高電平或者低電平有效，由TOG管腳選擇輸出模式，本設(shè)計(jì)電路設(shè)置為S1 S2為0 1點(diǎn)動低電平有效模式(如圖2)，即圖2中的觸摸點(diǎn)T1有觸摸時，管腳Q輸出低電平，則PMOS管導(dǎo)通，則A點(diǎn)輸出對應(yīng)的電壓，公式為V_A＝5V*RS/(RS+R)，因?yàn)槠ヅ潆娮鑂S1、RS2、RS3、RS4對應(yīng)的電阻不同，則輸出不同的電壓，無觸摸時輸出TTP223的Q管腳輸出高電平，PMOS管截止。電路中的Cs用來調(diào)節(jié)靈敏度，Cs值越小，則靈敏度越好，靈敏度的調(diào)節(jié)必須依據(jù)PCB上的實(shí)際應(yīng)用情況，值域?yàn)?-50Pf，本電路中Cs為40pF。

如圖3所示為本實(shí)用新型多點(diǎn)觸摸電路的電壓檢測結(jié)構(gòu)圖，圖3由四個圖2中的單鍵觸摸單元電路加下拉電阻R組成，Q1、Q2、Q3、Q4端為PMOS管的門極，每個PMOS管的門極都與圖2單鍵觸摸單元中TTP223芯片的輸出端Q端相連，組成四個獨(dú)立的單鍵觸摸單元，四個單鍵觸摸單元的連接方式如圖2，其僅四個匹配電阻RS1、RS2、RS3、RS4不同。在上表中選取單鍵觸摸單元1到單鍵觸摸單元4對應(yīng)的匹配電阻RS的值，則觸摸不同的觸摸單元時，電壓檢測點(diǎn)A的電壓不同，基于此原理設(shè)計(jì)了圖5環(huán)狀多點(diǎn)觸摸電路和圖6新型矩陣式多點(diǎn)觸摸電路。

本發(fā)明可采用單片機(jī)ATMEGA8，自帶8通道10位AD功能，電壓檢測值通過單片機(jī)AD功能檢測出不同的電壓值，顯示/輸出控制模塊顯示輸出電壓。將這些預(yù)設(shè)的電阻分壓值用數(shù)組保存起來，通過查表的方法與輸出電壓對照從而判斷哪個觸摸點(diǎn)被觸發(fā)。

如圖5所示為本實(shí)用新型的環(huán)狀多點(diǎn)觸摸電路結(jié)構(gòu)圖，方便環(huán)形觸摸區(qū)設(shè)計(jì)，只需要3根電路線就可連接所有觸摸點(diǎn)。3根電路線分別為電源線、地線、電壓檢測信號線。圖4中的M1、M2、M3、M4模塊是由四個圖2中的單鍵觸摸單元組成，每個單鍵觸摸單元的匹配電阻RS1、RS2、RS3、RS4不相同，取觸摸單元1到觸摸單元4對應(yīng)的電阻值，電壓計(jì)算值如上表格，當(dāng)某個單鍵觸摸單元的觸摸點(diǎn)被觸摸時，TTP223的Q管腳輸出低電平，PMOS管導(dǎo)通，電壓檢測點(diǎn)A輸出對應(yīng)的電壓，再將環(huán)狀多點(diǎn)觸摸電路的電壓檢測點(diǎn)A與單片機(jī)的A1引腳相連，即與圖4中的A1端相連，經(jīng)過單片機(jī)的AD轉(zhuǎn)換，檢測電壓值，顯示/輸出控制模塊顯示輸出電壓，將這些預(yù)設(shè)的電阻分壓值用數(shù)組保存起來，通過查表的方法與輸出電壓對照從而判斷哪個觸摸點(diǎn)被觸發(fā)。

如圖6所示為本實(shí)用新型的新型矩陣式多點(diǎn)觸摸電路結(jié)構(gòu)圖，該電路將觸摸單元M1-M16作為檢測組1，對應(yīng)的電壓檢測點(diǎn)為A1，觸摸單元M17-M24作為檢測組2，對應(yīng)的電壓檢測點(diǎn)為A2。該觸摸電路連接方式與圖5的新型環(huán)狀觸摸電路原理基本相同，區(qū)別在于該電路設(shè)計(jì)觸摸點(diǎn)較多，如果只通過一路AD轉(zhuǎn)換，每個觸摸點(diǎn)之間的電壓變化過小，不利于單片機(jī)電壓檢測，因此可以分2路進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，即圖6中的電壓檢測點(diǎn)A1、A2分別與圖4單片機(jī)的A1、A2相連接，通過單片機(jī)的AD轉(zhuǎn)換，檢測電壓值，顯示/輸出控制模塊顯示輸出電壓，將這些預(yù)設(shè)的電阻分壓值用數(shù)組保存起來，通過查表的方法與輸出電壓對照從而判斷哪個觸摸點(diǎn)被觸發(fā)。

單鍵觸摸芯片不一定選用TTP223，也可選用其他的單鍵觸摸芯片。