电容触摸屏检测电路及其控制方法技术

本发明专利技术公开了电容触摸屏检测电路及其控制方法，属于电容触摸屏检测领域，该检测电路包括编码模块、时序检测模块、触摸电极、开关模块、电荷抵消模块、电荷转电压模块、数字转换器以及解码模块。该检测电路的控制方法，包括以下步骤：步骤一：产生控制时序；步骤二：检测控制时序是否异常；步骤三：控制各触摸电极在电路中的通断；步骤四：获取外部第一电荷；步骤五：将第一电荷进行电荷重分配，获得第二电荷；步骤六：将第二电荷转成电压；步骤七：将上述电压转换成数字量；步骤八：对数字量进行计算得到电容值。本发明专利技术，通过正交编码打码、数字解码的方式，实现用单个模拟前端(AFE)实现多通道电容同时检测，且进一步减小了芯片的面积。且进一步减小了芯片的面积。且进一步减小了芯片的面积。

【技术实现步骤摘要】
电容触摸屏检测电路及其控制方法


[0001]本专利技术涉及电容触摸屏检测领域，具体是电容触摸屏检测电路及其控制方法。

技术介绍

[0002]电容触摸屏由于其坚固耐用、反应速度快、节省空间、透光率高等优点在各种电子设备领域得到了越来越多的应用，并正在成为市场主流产品。电容式触摸屏采用透明的氧化铟锡(ITO)材料在玻璃基板表面形成电极阵列。根据不同的检测原理，电容式触摸屏分为自电容触摸屏和互电容触摸屏两种：自电容触摸屏通过检测触摸前后电极对地电容的变化确定触控物在触摸屏上的触摸位置；互电容触摸屏通过检测触摸前后两组电极之间电容改变确定触控物在触摸屏上的触摸位置。即自电容触摸屏通过检测电极对地电容改变来触摸检测，而互电容触摸屏通过检测两电极之间的电容改变实现触摸检测。
[0003]自电容触摸屏的检测电路中，一般将电容的变化量转换成电压的变化量，而且电压的变化量是正比于电容的变化量的。该电压通过数字转换器(ADC)转换成数字量之后再传给微处理器(MCU)做后续判断处理。一般为了提高信噪比(SNR)，会将该过程重复多次，将多次的转换结果做累加平均，每累加4次，SNR可以提升2倍。
[0004]从现有方案的工作方式来看，当存在像电容触摸屏这种有多个触摸电极需要检测的应用场景时，只有通过两种方式：
[0005]1、采用分时检测的方式，通过一个多选一开关依次将触摸电极接入到AFE进行检测，为了确保足够高的SNR，需要保证每个通道的检测时间足够长，当触摸电极比较多时，总的检测时间被拉长，这样就严重限制了刷新率。
[0006]2、每个通道单独配一个AFE，所有通道进行同时检测，该方案虽然还可以提高刷新率，但是由于每个通道需配一个AFE，面积和功耗代价非常大
[0007]上述两种方式均存在一定的缺陷，因此，本领域技术人员提供了电容触摸屏检测电路及其控制方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供电容触摸屏检测电路及其控制方法，通过正交编码打码、数字解码的方式，实现用单个AFE实现多通道电容同时检测，且进一步减小了芯片的面积，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0009]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0010]电容触摸屏检测电路，包括编码模块、时序检测模块、触摸电极、开关模块、电荷抵消模块、电荷转电压模块、数字转换器以及解码模块；
[0011]所述编码模块与时序检测模块连接，用于产生对应开关模块、电荷抵消模块、电荷转电压模块的控制时序；
[0012]所述时序检测模块与开关模块、电荷抵消模块、电荷转电压模块连接，用于检测编码模块产生的控制时序是否异常；
[0013]所述开关模块与电荷抵消模块连接，用于控制各触摸电极充放电以及与电荷抵消模块之间的通断；
[0014]所述触摸电极获取外部第一电荷；
[0015]所述第一电荷在所述触摸电极与所述电荷抵消模块之间进行电荷重分配，所述电荷抵消模块获得所述第二电荷；
[0016]所述电荷抵消模块与电荷转电压模块连接，用于将所述第二电荷转成电压；所述电荷转电压模块与数字转换器连接，用于将上述电压转换成数字量；
[0017]所述数字转换器与解码模块连接，解码模块包括多个以矩阵配置的输出迹线，根据所述时序逻辑对所述数字量进行计算即可得到各个触控电极的电容值。
[0018]本专利技术通过正交编码打码、数字解码的方式，实现用单个AFE实现多通道电容同时检测，且进一步减小了芯片的面积。此外，通过检测编码模块产生的控制时序是否异常，进一步提高检测的精准度。
[0019]作为本专利技术进一步的方案，所述时序检测模块的具体检测过程为：
[0020]S1：构建检测模型，导入标准时序参数；
[0021]S2：将编码模块输出的控制时序输入检测模型进行检测，若检测合格则判断控制时序正常，将控制时序输送给开关模块、电荷抵消模块、电荷转电压模块；若检测不合格则判断控制时序异常，进入下一步骤；
[0022]S3：向编码模块发送指令，编码模块接到指令后再次输出控制时序，重复步骤S2；若连续三次输出的控制时序均为异常则进行报警。
[0023]三次异常才触发报警提高报警的可靠性。
[0024]作为本专利技术再进一步的方案：所述标准时序参数包括标准时序对应的标准高电平个数与标准低电平个数。
[0025]标准高电平个数与标准低电平个数便于后期和编码模块产生的控制时序进行比较。
[0026]作为本专利技术再进一步的方案，所述检测模型的具体检测过程为：
[0027]S201：将控制时序的高电平个数与标准高电平个数进行比较，若二者相同，则输出参数P1＝0；否则，取高电平个数与标准高电平个数二者相减的绝对值，令其为n1，输出参数P1＝0.1*n1；
[0028]S202：将控制时序的低电平个数与标准低电平个数进行比较，若二者相同，则输出参数P2＝0；否则，取低电平个数与标准低电平个数二者相减的绝对值，令其为n2，输出参数P2＝0.1*n2；
[0029]S203：令Pi＝P1+P2，若Pi为0则输出检测合格，否则输出检测异常。
[0030]该检测过程简单高效，能够快速识别编码模块产生的控制时序是否产生异常。
[0031]作为本专利技术再进一步的方案：所述报警模块与时序检测模块连接，用于在控制时序连续三次异常情况下进行分级报警。
[0032]分级报警便于工作人员了解编码模块产生控制时序的异常程度。
[0033]作为本专利技术再进一步的方案：所述分级报警具体为：设定一个预设值Qi，若三次异常对应的Pi均大于Qi，则发出三级警报；若三次异常对应的Pi中两次大于Qi，则发出二级警报；若三次异常对应的Pi中一次大于Qi，则发出一级警报。
[0034]工作人员可根据需要自行设置预设值Qi，便于其后期检测时查看辨别。
[0035]作为本专利技术再进一步的方案：所述报警模块为显示屏，报警时显示屏上显示三次异常的参数Pi，且当发出三级报警时，显示屏边框闪烁红光；当显示屏发出二级报警时，显示屏边框闪烁黄光；当显示屏发出一级报警时，显示屏边框闪烁蓝光。
[0036]该设置便于工作人员辨别警报的级别。
[0037]作为本专利技术再进一步的方案：所述时序逻辑一个完整的采样周期中采样脉冲数量与所述触摸电极数量相等，且触摸电极其中一个电极根据所述采样脉冲信号依序放电时其余电极进行充电。
[0038]作为本专利技术再进一步的方案：所述触摸电极的数量为四个，分别为，Ctp1、Ctp2、Ctp3与Ctp4，当所述时序脉冲信号处于第一个高电平时，Ctp1、Ctp2、Ctp3充电，Ctp4放电；所述时序脉冲信号处于第二个高电平时，Ctp1、Ctp2、Ctp4充电，Ctp3放电；所述时序脉冲信号处于第三个高电平时，Ctp1、Ctp4、Ctp3充电，Ctp2放电；所述时序脉冲信号处于第四个高电平时，Ctp4、Ctp2、Ct本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.电容触摸屏检测电路，其特征在于，包括编码模块、时序检测模块、触摸电极、开关模块、电荷抵消模块、电荷转电压模块、数字转换器以及解码模块；所述编码模块与时序检测模块连接，用于产生对应开关模块、电荷抵消模块、电荷转电压模块的控制时序；所述时序检测模块与开关模块、电荷抵消模块、电荷转电压模块连接，用于检测编码模块产生的控制时序是否异常；所述开关模块与电荷抵消模块连接，用于控制各触摸电极充放电以及与电荷抵消模块之间的通断；所述触摸电极获取外部第一电荷；所述第一电荷在所述触摸电极与所述电荷抵消模块之间进行电荷重分配，所述电荷抵消模块获得所述第二电荷；所述电荷抵消模块与电荷转电压模块连接，用于将所述第二电荷转成电压；所述电荷转电压模块与数字转换器连接，用于将上述电压转换成数字量；所述数字转换器与解码模块连接，解码模块包括多个以矩阵配置的输出迹线，根据所述时序逻辑对所述数字量进行计算即可得到各个触控电极的电容值。2.根据权利要求1所述的电容触摸屏检测电路，其特征在于，所述时序检测模块的具体检测过程为：S1：构建检测模型，导入标准时序参数；S2：将编码模块输出的控制时序输入检测模型进行检测，若检测合格则判断控制时序正常，将控制时序输送给开关模块、电荷抵消模块、电荷转电压模块；若检测不合格则判断控制时序异常，进入下一步骤；S3：向编码模块发送指令，编码模块接到指令后再次输出控制时序，重复步骤S2；若连续三次输出的控制时序均为异常则进行报警。3.根据权利要求2所述的电容触摸屏检测电路，其特征在于，所述标准时序参数包括标准时序对应的标准高电平个数与标准低电平个数。4.根据权利要求3所述的电容触摸屏检测电路，其特征在于，所述检测模型的具体检测过程为：S201：将控制时序的高电平个数与标准高电平个数进行比较，若二者相同，则输出参数P1＝0；否则，取高电平个数与标准高电平个数二者相减的绝对值，令其为n1，输出参数P1＝0.1*n1；S202：将控制时序的低电平个数与标准低电平个数进行比较，若二者相同，则输出参数P2＝0；否则，取低电平个数与标准低电平个数二者相减的绝对值，令其为n2，输出参数P2＝0.1*n2；S203：令Pi＝P1+P2，若Pi为0则输出检测合格，否则输出检测异常。5.根据权利要求4所述的电容触摸屏检测电路，其特征在于，还包括报警模块，所述报警模块与时序检测模块连接，用于在控制时序连续三次异常情况下进行分级报警。6.根据权利要求5所述的电容触摸屏检测电路，其特征在于，所述分级报警具体为：设定一个预设值Qi，若三次异常对应的Pi均大于Qi，则发出三级警报；若三次异常对应的Pi中两次大于Qi，则发出二级警报；若三次异常对应的Pi中一次大于Qi，则发出一级警报。
7.根据权利要求6所述的电容触摸屏检测电路，其特征在于，所述报警模块为显示屏，报警时显示屏上显示三次异常的参数Pi，...

【专利技术属性】
技术研发人员：白颂荣，张海越，
申请(专利权)人：深圳曦华科技有限公司，
类型：发明
国别省市：