一种电容式触摸按键检测系统技术方案

一种电容式触摸按键检测系统，涉及触摸按键技术领域，包括所述检测系统包括触摸按键组以及整体检测电路，当所述触摸按键组的外部电容变化，所述整体检测电路对所述触摸按键组不断进行充放电，通过对多次充放电时间的计数以及记录以进行电容变化的检测以及输出触发信号，所述整体检测电路还可调整对所述触摸按键组进行充放电的次数以实现单次充放电时的时间差的累积，本发明专利技术原理上使用对电容充放电的方式实现，因此不需采样电容用于转移电荷，无需外置电容等额外物料，结构设计合理，操作简单，且操作时时间容易把控，可快可慢，而且对于小电容变化也可以很明显检测到，适应性强。适应性强。适应性强。

【技术实现步骤摘要】
一种电容式触摸按键检测系统


[0001]本专利技术涉及触摸按键
，具体涉及到一种电容式触摸按键检测系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]传统的机械按键存在机械结构磨损、外形不美观、无法防水等缺陷，电容式触摸按键在使用寿命、外形美观等方面都具有明显优势。现在主流的触摸按键系统多使用电荷转移以及对电容直接充放电方式实现。其原理均是利用发生触摸动作时，检查外部的触摸感应电容变化来判断是否发生触摸动作。电荷转移方式需要搭配一采样电容，该电容容值较大难以集成，置于芯片外又会增加物料成本；对电容直接充放电方式抗干扰能力较差，而且无法对微小电容变化进行有效分辨，而且一般需要为外部触摸按键连接限流电阻，增加物料成本。
[0003]现有申请号为201811260995.X的中国专利公开了一种触摸按键控制系统及其控制方法，该专利实现检测是否发生触摸动作的实质为通过寄生电容的容值变化检测时钟检测电路的频率，逻辑控制模块实现检测设定时间内生成的时钟频率变化来判断触摸按键是否满足触发条件；又如申请号为201910844153.7的中国专利公开了一种触摸按键接口电路及其按键监控系统，该专利技术整体操作复杂，其检测电路实际上是同一种检测电路进行了复制，通过控制模块改变比较电容阵列的电容值，利用逐次逼近方法测得目标触摸按键的电容值，其方案基本不可能集成于单芯片中；又如申请号为202010938378.1的中国专利公开了一种电容式触摸按键系统及其控制方法，该专利使用前述的电荷转移方式；以及申请号为201010235737.3的中国专利公开了一种电容式触摸按键判键方法，该专利利用开关电容进行电荷转移，直到C1电压充电电压高于预设的V
REF
，计时器计时整个充电时长，如果外部电容发生变化会影响充电时间，利用该时间差距来判断是否发生触摸。
[0004]上述现有技术的电容触摸按键检测系统综述来说具有操作复杂、需要设置额外物料的问题，另外，现有技术中对电容进行充放电方式还存在对于外部感应电容变化微小导致难以进行有效分辨的问题，因此，存在待改进之处。

技术实现思路

[0005]针对现有技术所存在的不足，本专利技术目的在于提出一种电容式触摸按键检测系统，具体方案如下：
[0006]一种电容式触摸按键检测系统，所述检测系统包括触摸按键组以及整体检测电路，当所述触摸按键组的外部电容变化，所述整体检测电路对所述触摸按键组不断进行充放电，通过对多次充放电时间的计数以及记录以进行电容变化的检测以及输出触发信号，所述整体检测电路还可调整对所述触摸按键组进行充放电的次数以实现单次充放电时的时间差的累积。
[0007]进一步的，所述触摸按键组形成有多路触摸通道，可接入到所述整体检测电路中；
[0008]所述整体检测电路包括依次连接的模拟多路选择器、充放电电路、迟滞比较器以及数字控制模块；
[0009]所述模拟多路选择器与所述触摸按键组连接，并在接收到所述数字控制模块的控制信号之后从所述触摸按键组中选择一路触摸通道接入至所述整体检测电路中进行电容检测；
[0010]所述充放电电路与所述模拟多路选择器选择的所述触摸通道连接，所述充放电电路在接收到所述数字控制模块的控制信号后对所述触摸通道循环进行充放电；
[0011]所述迟滞比较器包括偏置电路以及比较器本体，所述偏置电路设置所述比较器本体的上限阈值、下限阈值分别为V
H
、V
L
，所述比较器本体的电压输入端与所述充放电电路连接；
[0012]所述数字控制模块接受来自所述迟滞比较器的输出信号以控制所述模拟多路选择器、充放电电路，包括计数器TMR0、计数器TMR1以及控制电路，所述计数器TMR0根据内部时钟计数，所述计数器TMR1根据所述迟滞比较器输出的下降沿计数。
[0013]进一步的，通过调节所述计数器TMR1的溢出值以实现充放电次数的调节。
[0014]进一步的，所述充放电电路包括依次连接的恒流源I
CCS
、充电开关sw1、放电电阻R以及放电开关sw2，所述充电开关sw1、放电开关sw2均与所述控制电路连接，所述充放电电路通过恒流源I
CCS
进行充电，通过放电电阻R进行放电。
[0015]进一步的，所述模拟多路选择器与所述数字控制模块之间设置有控制开关sw3。
[0016]进一步的，所述检测系统的工作过程如下：
[0017]步骤1：控制电路选择需要检测的触摸通道，将其接入整体检测电路，
[0018]步骤2：控制电路默认断开充电通路，使能放电通路，此操作为默认操作，放掉触摸按键组的电荷，
[0019]步骤3：控制电路发出使能检测的脉冲信号，计数器TMR0开始计时，同时充电开关sw1闭合，放电开关sw2断开，充电通路使能，放电通路关闭，恒流源I
CCS
对触摸按键组进行充电，此时比较器本体输出为逻辑0，
[0020]步骤4：等待充电通路将触摸按键组充电到迟滞比较器的上限阈值V
H
，比较器本体输出翻转为逻辑1，数字控制模块检测到此上升沿，将充电开关sw1断开，放电开关sw2闭合，放电通路使能，对触摸按键组进行放电，
[0021]步骤5：等待放电通路对触摸按键组放电到迟滞比较器的下限阈值V
L
，比较器本体输出翻转为逻辑0，数字控制模块检测到此下降沿，将充电开关sw1闭合，放电开关sw2断开，充电通路使能，再次对触摸按键组进行充电，且计数器TMR1检测到下降沿时，计数加1，
[0022]步骤6：不断重复步骤4和步骤5，直到计数器TMR1计数值达到设置的溢出值，计数器TMR1的溢出信号立即让计数器TMR0的计数停止计时，数字控制模块检测到该溢出信号后关闭触摸检测功能以及读取、保存计数器TMR0的计数值，结束该通道的触摸检测，
[0023]步骤7：控制电路继续选择下一触摸通道，重复步骤1
‑
6，直到所有的触摸通道均已检测完成，
[0024]步骤8：控制电路根据检测结果输出对应的触发信号。
[0025]进一步的，所述检测结果为所述控制电路根据所述计数器TMR0的计数值的变化，判断触摸动作是否成立。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0027](1)本专利技术利用对电容充放电的方式来确认触摸按键组外部电容的变化量，根据电容式触摸按键的工作方式，一旦触摸按键组外部发生电容变化，其充放电时间则会发生变化，因此，本检测系统通过对充放电时间的计数以及记录来得知单次充放电时间的长度，从而表征电容变化的大小，因此，便可实现检测外部触摸动作是否成立。考虑到即使外部电容变化，触摸按键组单次充放电时间实在太短，难以进行有效分辨，本检测系统还可以调节充放电的次数，也就是调节一次触摸检测过程中的充放电循环次数，将单次充放电的时间差进行累加处理，经过多次累积达到合适值，即使原本外部电容变化微小，也可累积到合适的时间宽度，便于检测系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电容式触摸按键检测系统，其特征在于，所述检测系统包括触摸按键组(101)以及整体检测电路(100)，当所述触摸按键组(101)的外部电容变化，所述整体检测电路(100)对所述触摸按键组(101)不断进行充放电，通过对多次充放电时间的计数以及记录以进行电容变化的检测以及输出触发信号，所述整体检测电路(100)还可调整对所述触摸按键组(101)进行充放电的次数以实现单次充放电时的时间差的累积。。2.根据权利要求1所述的电容式触摸按键检测系统，其特征在于，所述触摸按键组(101)形成有多路触摸通道，可接入到所述整体检测电路(100)中；所述整体检测电路(100)包括依次连接的模拟多路选择器(102)、充放电电路(103)、迟滞比较器(104)以及数字控制模块(105)；所述模拟多路选择器(102)与所述触摸按键组(101)连接，并在接收到所述数字控制模块(105)的控制信号之后从所述触摸按键组(101)中选择一路触摸通道接入至所述整体检测电路(100)中进行电容检测；所述充放电电路(103)与所述模拟多路选择器(102)选择的所述触摸通道连接，所述充放电电路(103)在接收到所述数字控制模块(105)的控制信号后对所述触摸通道循环进行充放电；所述迟滞比较器(104)包括偏置电路以及比较器本体，所述偏置电路设置所述比较器本体的上限阈值、下限阈值分别为V
H
、V
L
，所述比较器本体的电压输入端与所述充放电电路(103)连接；所述数字控制模块(105)接受来自所述迟滞比较器(104)的输出信号以控制所述模拟多路选择器(102)、充放电电路(103)，包括计数器TMR0、计数器TMR1以及控制电路，所述计数器TMR0根据内部时钟计数，所述计数器TMR1根据所述迟滞比较器(104)输出的下降沿计数。3.根据权利要求2所述的电容式触摸按键检测系统，其特征在于，通过调节所述计数器TMR1的溢出值以实现充放电次数的调节。4.根据权利要求3所述的电容式触摸按键检测系统，其特征在于，所述充放电电路(103)包括依次连接的恒流源I
CCS
、充电开关sw1、放电电阻R以及放电开关sw2，所述充电开关sw1、放电开关sw2均与所述控...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘浩，许鑫，冯吉诚，
申请(专利权)人：上海芯跳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：