CN102681742A - 一种用于电容触摸屏的触摸信号检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电容触摸屏的触摸信号检测方法，其检测原理是依据电容触摸屏在发生触摸动作时，在触摸点及其附近的区域均发生容性变化，在触摸点具有一个峰值，而在触摸点附近的其它点则呈逐渐减小的趋势，然后采用逐渐逼近的方法进行检测，直至检测出具有最大电容变化量的感应电极，以此确定触摸的位置，在有限的周期T内所做的检测次数大幅度减少，因而极大地提高了电容触摸屏对触摸的反应灵敏度。

Description

一种用于电容触摸屏的触摸信号检测方法

技术领域

本发明涉及一种检测方法，尤其涉及一种用于电容触摸屏的触摸信号检测方法。

背景技术

2007年苹果公司iphone推出之后，投射式电容触摸屏已逐渐广泛地应用在手机、平板电脑等多种消费类电子产品上。投射式电容触摸屏在触摸区域上布置有多个按纵向和横向坐标排列的电容感应电极，未操作电容触摸屏之前，电容触摸屏上某点的电容为C₀，当手指接触电容触摸屏该点时，该点的电容为C₁，通过芯片对这些感应电极的对地电容变化量ΔC=C₁-C₀进行检测，来得知手指在触摸屏上的操作。按照当前的技术，投射式电容触摸屏一般采用逐个扫描的方式对感应电极进行逐个检测，这种方法需要在有限的扫描周期T内历遍所有的感应电极。

当前，投射式电容触摸屏常用的检测方法为在一定周期内，先后对M个x和N个y电极进行逐个扫描，以分别得到电容变化量最大值及其对应的感应电极x_n、y_m，由此确定手指触摸的坐标为(x_n、y_m)，采用这种探测方法，在周期Ｔ内，需要探测的次数K以及分配给每个电极的探测时间τ分别为：

K=M+N            

t=T(M+N)         

随着消费电子产品的发展，投射式电容触摸屏的尺寸、精度都有所提高，感应电极的数量越来越大，造成分配给每个感应电极的检测时间τ越来越小，导致触摸屏灵敏度的降低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于电容触摸屏的触摸信号检测方法，这种用于电容触摸屏的触摸信号检测方法使得触摸屏的灵敏度大幅度提高。采用的技术方案如下：

一种用于电容触摸屏的触摸信号检测方法，其特征在于对X电极和Y电极触摸位置的检测均包括如下步骤：

（1）、预设检测步长的最大值Lmax和最小值Lmin，预设检测的起始电极和检测方向，将Lmax作为当前检测步长；

（2）、按设定的检测方向及检测步长对感应电极进行检测；

（3）、将当前感应电极的电容变化量与前一个感应电极的电容变化量进行比较，如果当前感应电极的电容变化量大于或等于前一个感应电极的电容变化量，则回到步骤（2）进行继续检测；如果当前感应电极的电容变化量小于前一个感应电极的电容变化量，则进入步骤（4）；

（4）、减少当前检测步长；

（5）将当前检测步长与Lmin进行比较，如果当前检测步长大于或等于Lmin，则以当前感应电极为新的起始电极，并改变检测方向，回到步骤（2）继续进行检测；如果当前检测步长小于Lmin，则将当前感应电极的前一个感应电极作为检测结果输出。

本发明的检测原理是依据电容触摸屏在发生触摸动作时，在触摸点及其附近的区域均发生容性变化，在触摸点具有一个峰值，而在触摸点附近的其它点则呈逐渐减小的趋势，然后采用逐渐逼近的方法进行检测，直至检测出具有最大电容变化量的感应电极，以此确定触摸的位置。例如，电容触摸屏有128个x电极，手指触摸点处于第27个电极x₂₇上，采用传统的检测方法，在有限的x电极检测周期T_x内，需要进行64次检测。而采用本发明的检测方法，预设检测步长的最大值Lmax和最小值Lmin分别为8和1，每次变换检测方向时，检测步长减半，则检测过程如下： (1)、以当前检测步长为8进行第一轮检测，被检测的感应电极依次为x₁→x₉→x₁₇ →x₂₅→x₃₃，在X₃₃处检测到的电容变化量开始降低，停止第一轮检测，共实施5次检测；(2)、以当前检测步长为4进行第二轮检测，被检测的感应电极依次为x₃₃→x₂₉→x₂₅ ，在X₂₅处检测到的电容变化量开始降低，停止第二轮检测，共实施2次检测；(3)、以当前检测步长为2进行第三轮检测，被检测的电极依次为x₂₅→x₂₇ →x₂₉ ，在X₂₉处检测到的电容变化量开始降低，停止第三轮检测，共实施2次检测；(4)、以当前检测步长为1进行第四轮检测，被检测的电极依次为x₂₉→x₂₈ →x₂₇→x₂₆ ，在X₂₆处检测到的电容变化量开始降低，停止第四轮检测，由于检测步长已经降低到了1，再减少检测步长就使得检测步长小于Lmin，因此输出最终的正确解x₂₇，共实施3次检测。整个检测过程一共需要5+2+2+3=12次检测。这与传统方法需要128次检测相比，少了128-12=116次检测，由于在有限的周期T_x内所做的检测次数大幅度减少，因而极大地提高了电容触摸屏对触摸的反应灵敏度。对于电容触摸屏Y电极的位置检测，与上述相同。

在实际应用中，由于在远离触摸点的区间，电容变化量在不同感应电极间的变化非常平缓，如果在该区间出现一定的外部干扰，例如，触摸屏表面上的污渍造成的干扰，则会使得检测过程中在该位置的电容变化量出现一较小的峰值，有一定的几率被误认为触摸位置，因而存在检测误差，为解决该问题，下面提出另一种更为先进的触摸信号检测方法。

一种用于电容触摸屏的触摸信号检测方法，其特征在于对X电极和Y电极触摸位置的检测均包括如下步骤：

（1）、预设检测步长的最大值Lmax和最小值Lmin，预设检测的起始电极和终止电极，将Lmax作为当前检测步长；

（2）、按设定的检测步长对各个感应电极进行检测，同时记录各个被检测感应电极的电容变化量；

（3）、计算出电容变化量的最大值；

（4）、减少当前检测步长；

（5）、将当前检测步长与Lmin进行比较，如果当前检测步长大于或等于Lmin，则在具有最大电容变化量的感应电极与起始电极之间选择任一个本次检测的感应电极作为新的起始电极，而在具有最大电容变化量的感应电极与终止电极之间选择任一个本次检测的感应电极作为新的终止电极，回到步骤（2）继续进行检测；如果当前检测步长小于Lmin，则将具有最大电容变化量的感应电极作为检测结果输出。

该方案的检测原理同样是依据电容触摸屏在发生触摸动作时，在触摸点及其附近的区域均发生容性变化，在触摸点具有一个峰值，而在触摸点附近的其它点则呈逐渐减小的趋势，然后采用逐渐逼近的方法进行检测，直至检测出具有最大电容变化量的感应电极，以此确定触摸的位置。由于该方案从全局出发进行检测，检测的结果在所有感应电极中具有电容变化量的最大值，因而避免了由于干扰而造成的检测误差，既使得在有限的周期T内所做的检测次数大幅度减少，提高电容触摸屏的灵敏度，又使得检测结果更加准确。上述在选择新的起始电极和新的终止电极时，选择的本次检测的感应电极通常与具有最大电容变化量的感应电极相邻，这样需要检测的次数最少。

上述检测步长的最大值Lmax一般设置为2的i次方，其中i为大于或等于3的自然数。

上述检测步长的最小值Lmin通常设置为1。

上述检测步长的通常采用{2的i次方、2的（i-1）次方、……、2的0次方}的数列。

附图说明

图1是本发明实施例一的检测流程图；

图2是本发明实施例一检测过程的示意图；

图3是本发明实施例二的检测流程图；

图4是本发明实施例二检测过程的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和本发明的优选实施方式做进一步的说明。

实施例一

电容触摸屏有128个x电极和128个y电极，手指触摸点处于第27个x电极x₂₇和第64个y电极y₆₄上。

如图1和图2所示，检测出x电极x₂₇的具体过程如下：

预设检测步长的最大值Lmax和最小值Lmin分别为8和1，预设起始检测方向为x₁→……→x₁₂₈，每次变换检测方向时，检测步长减半。

共需要4轮检测：

(1)、如图2曲线W1所示，以当前检测步长为8进行第一轮检测，被检测的感应电极依次为x₁→x₉→x₁₇ →x₂₅→x₃₃，将当前感应电极的电容变化量与前一个感应电极的电容变化量进行比较，在X₃₃处检测到的电容变化量开始降低，停止第一轮检测，共实施5次检测；检测步长减半，当前检测步长变为4，大于Lmin，需进行第二轮检测。

(2)、如图2曲线W2所示，以当前检测步长为4进行第二轮检测，被检测的感应电极依次为x₃₃→x₂₉ →x₂₅ ，将当前感应电极的电容变化量与前一个感应电极的电容变化量进行比较，在X₂₅处检测到的电容变化量开始降低，停止第二轮检测，共实施2次检测；检测步长减半，当前检测步长变为2，大于Lmin，需进行第三轮检测。

(3)、如图2曲线W3所示，以当前检测步长为2进行第三轮检测，被检测的电极依次为x₂₅→x₂₇ →x₂₉ ，将当前感应电极的电容变化量与前一个感应电极的电容变化量进行比较，在X₂₉处检测到的电容变化量开始降低，停止第三轮检测，共实施2次检测；检测步长减半，当前检测步长变为1，等于Lmin，需进行第四轮检测。

(4)、如图2曲线W4所示，以当前检测步长为1进行第四轮检测，被检测的电极依次为x₂₉→x₂₈ →x₂₇→x₂₆ ，将当前感应电极的电容变化量与前一个感应电极的电容变化量进行比较，在X₂₆处检测到的电容变化量开始降低，停止第四轮检测，由于检测步长已经降低到了1，再减半的话就小于Lmin，因此输出最终的正确解x₂₇，共实施3次检测。

整个检测过程一共需要5+2+2+3=12次检测，与采用传统方法需要128次检测相比，少了128-12=116次检测，由于在有限的周期T_x内所做的检测次数大幅度减少，因而极大地提高了电容触摸屏对触摸的反应灵敏度。

对于电容触摸屏y电极y₆₄的位置检测，与上述相同。

作为本实施例的一种优选方案，在检测***的检测过程中，还可以将已检测过的电极及其检测值进行记录，因此在整个检测过程中将不需要重复检测已经检测过的电极，因此可以进一步减少检测的次数。例如，对于电极x₂₉，由于在步骤(2)中已经对其进行检测，因此在步骤(3)中就无需对其进行重复检测，使得在步骤(3)中只需检测电极X₂₇。

实施例二

电容触摸屏有128个x电极和128个y电极，手指触摸点处于第27个x电极x₂₇和第64个y电极y₆₄上。

检测出x电极x₂₇的具体过程如下：

预设检测步长的最大值Lmax和最小值Lmin分别为8和1，起始电极为x₁，终止电极为x₁₂₈，每次减少检测步长时，检测步长减少一半。

共需要4轮检测：

(1)、如图4曲线W1所示，以当前检测步长为8进行第一轮检测，起始电极为x₁，终止电极为x₁₂₈，需要检测的电极序列为{x₁，x₉，x_17……x₁₁₃，x₁₂₁}，需进行16次检测，同时记录各个被检测电极的电容变化量，计算出电极序列{x₁，x₉，x_17……x₁₁₃，x₁₂₁}的电容变化量的最大值，假设该电容变化量的最大值对应的感应电极为X₃₃，检测步长减半，当前检测步长变为4，大于Lmin，需进行第二轮检测，并选择x₂₅作为新的起始电极，选择x₄₁作为新的终止电极。

(2)、如图4曲线W2所示，以当前检测步长为4进行第二轮检测，起始电极为x₂₅，终止电极为x₄₁，需要检测的电极序列为{x₂₅，x₂₉，x₃₃，x₃₇，x₄₁}，实际上只需进行x₂₉，x₃₇两次检测，同时记录各个被检测电极的电容变化量，计算出电极序列{x₂₅，x₂₉，x₃₃，x₃₇，x₄₁}的电容变化量的最大值，假设该电容变化量的最大值对应的感应电极为X₂₉，检测步长减半，当前检测步长变为2，大于Lmin，需进行第三轮检测，并选择x₂₅作为新的起始电极，选择x₃₃作为新的终止电极。

(3)、如图4曲线W3所示，以当前检测步长为2进行第三轮检测，起始电极为x₂₅，终止电极为x₃₃，需要检测的电极序列为{x₂₅，x₂₇，x₂₉，x₃₁，x₃₃}，实际上只需进行x₂₇，x₃₃两次检测，同时记录各个被检测电极的电容变化量，计算出电极序列{x₂₅，x₂₇，x₂₉，x₃₁，x₃₃}的电容变化量的最大值，电容变化量的最大值对应的感应电极为X₂₇，检测步长减半，当前检测步长变为1，等于Lmin，需进行第四轮检测，并选择x₂₅作为新的起始电极，选择x₂₉作为新的终止电极。

(4)、如图4曲线W4所示，以当前检测步长为1进行第四轮检测，起始电极为x₂₅，终止电极为x₂₉，需要检测的电极序列为{x₂₅，x₂₆，x₂₇，x₂₈，x₂₉}，实际上只需进行x₂₆，x₂₈两次检测，同时记录各个被检测电极的电容变化量，计算出电极序列{x₂₅，x₂₆，x₂₇，x₂₈，x₂₉}的电容变化量的最大值，电容变化量的最大值对应的感应电极为X₂₇，由于当前检测步长已经为1，再减半的话就小于Lmin，因此输出最终的正确解x₂₇。

整个过程共需要16+2+2+2=22次检测，与采用传统方法需要128次检测相比，少了128-22=106次检测，检测的结果在所有x电极中具有电容变化量的最大值，因而避免了由于干扰而造成的检测误差，既使得在有限的周期T_x内所做的检测次数大幅度减少，提高电容触摸屏的灵敏度，又使得检测结果更加准确。

对于电容触摸屏y电极y₆₄的位置检测，与上述相同。

Claims (2)

1.一种用于电容触摸屏的触摸信号检测方法，其特征在于对X电极和Y电极触摸位置的检测均包括如下步骤：

（1）、预设检测步长的最大值Lmax和最小值Lmin，预设检测的起始电极和检测方向，将Lmax作为当前检测步长；

（2）、按设定的检测方向及检测步长对感应电极进行检测；

（3）、将当前感应电极的电容变化量与前一个感应电极的电容变化量进行比较，如果当前感应电极的电容变化量大于或等于前一个感应电极的电容变化量，则回到步骤（2）进行继续检测；如果当前感应电极的电容变化量小于前一个感应电极的电容变化量，则进入步骤（4）；

（4）、减少当前检测步长；

（5）将当前检测步长与Lmin进行比较，如果当前检测步长大于或等于Lmin，则以当前感应电极为新的起始电极，并改变检测方向，回到步骤（2）继续进行检测；如果当前检测步长小于Lmin，则将当前感应电极的前一个感应电极作为检测结果输出。

2.一种用于电容触摸屏的触摸信号检测方法，其特征在于对X电极和Y电极触摸位置的检测均包括如下步骤：

（1）、预设检测步长的最大值Lmax和最小值Lmin，预设检测的起始电极和终止电极，将Lmax作为当前检测步长；

（2）、按设定的检测步长对各个感应电极进行检测，同时记录各个被检测感应电极的电容变化量；

（3）、计算出电容变化量的最大值；

（4）、减少当前检测步长；

（5）、将当前检测步长与Lmin进行比较，如果当前检测步长大于或等于Lmin，则在具有最大电容变化量的感应电极与起始电极之间选择任一个本次检测的感应电极作为新的起始电极，而在具有最大电容变化量的感应电极与终止电极之间选择任一个本次检测的感应电极作为新的终止电极，回到步骤（2）继续进行检测；如果当前检测步长小于Lmin，则将具有最大电容变化量的感应电极作为检测结果输出。

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