CN103607187A

CN103607187A - 一种检测电容触摸按键是否被触发的方法和装置

Info

Publication number: CN103607187A
Application number: CN201310560180.4A
Authority: CN
Inventors: 王芬清; 郄勇; 叶鑫; 李瑞波; 任思魁
Original assignee: Qingdao Goertek Co Ltd
Current assignee: Qingdao Goertek Co Ltd
Priority date: 2013-11-12
Filing date: 2013-11-12
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2033-11-12
Also published as: CN103607187B

Abstract

本发明公开了一种检测电容触摸按键是否被触发的方法和装置。该方法包括：扫描电容触摸按键没有被触摸时的电容值，将扫描到的电容值作为该电容触摸按键的基线电容值；设置该电容触摸按键的第一电容阈值和第二电容阈值；其中，第一电容阈值比第二电容阈值大；监测该电容触摸按键的电容值的变化，当监测到电容触摸按键的电容值大于所述第一电容阈值，并且后续监测到电容触摸按键的电容值小于所述第二电容阈值时，确定该电容触摸按键被触发。本发明提供的技术方案能解决现有电容式触摸按键容易因工作环境的变化而导致工作不稳定的问题。

Description

一种检测电容触摸按键是否被触发的方法和装置

技术领域

本发明涉及触摸按键技术领域，特别是涉及一种检测电容触摸按键是否被触发的方法和装置。

背景技术

目前TV大多采用机械按键，使用的机械按键与TV的机壳之间存在空隙，容易导入静电，此外机械按键还有容易藏污纳垢、不易清理、开模加工成本高、安装复杂、使用寿命短等缺点。

使用电容感应式触摸按键，可以放在机壳的后面，安装简便，外型时尚美观，隔水防静电，经久耐用，具有很好的用户体验效果。但是，现有的电容触摸按键通常采用检测电容变化的方法判断按键是否按下，因此比较容易受到工作电压、环境参数（温湿度）等影响。

此外，由于TV内部电磁干扰较大，会引起电容感应式触摸按键中的电容的变化，进而容易导致按键误动作或者不动作。其次当前的电容触摸按键大多采用专用IC，电路虽然较简单，但是其灵活性较差。最后现有触摸按键电路与TV主板的通信接口单一，通用性较差。

综上所述，现有电容触摸按键容易因工作环境的变化而导致工作不稳定的问题。

发明内容

本发明提供了一种检测电容触摸按键是否被触发的方法和装置。本发明提供的技术方案能够解决现有电容触摸按键容易因工作环境的变化而导致工作不稳定的问题。

本发明公开了一种检测电容触摸按键是否被触发的方法，该方法包括：

扫描电容触摸按键没有被触摸时的电容值，将扫描到的电容值作为该电容触摸按键的基线电容值；

设置该电容触摸按键的第一电容阈值和第二电容阈值；其中，第一电容阈值比第二电容阈值大；

监测该电容触摸按键的电容值的变化，当监测到电容触摸按键的电容值大于所述第一电容阈值，并且后续监测到电容触摸按键的电容值小于所述第二电容阈值时，确定该电容触摸按键被触发。

在上述方法中，所述设置该电容触摸按键的第一电容阈值和第二电容阈值包括：

监测该电容触摸按键被触摸时的电容值变化，取其中的最大电容值；

所述最大电容值减去所述基线电容值得到电容差值；

取所述电容差值的a％作为所述第一电容阈值；取所述电容差值的b％作为所述第二电容阈值；

其中，a取[60,90]范围内的值，b取[20,50]范围内的值。

在上述方法中，该方法还包括：

设置定时器，在所述定时器超时后，进行基线电容值校准；

所述基线电容值校准包括：重新扫描所有电容触摸按键的电容值；当重新扫描得到的所有电容触摸按键的电容值都小于第二电容阈值时，对于每个电容触摸按键，扫描该电容触摸按键的电容值，将扫描到的电容值作为该电容触摸按键的基线电容值。

在上述方法中，该方法还包括：

根据基线电容值设置基线电容值上阀值和基线电容值下阀值；其中，基线电容值上阀值大于基线电容值下阀值但小于所述第二电容阈值；

当扫描得到的所有电容触摸按键的电容值都小于第二电容阈值且大于所述基线电容值上阀值，或者扫描得到的所有电容触摸按键的电容值都小于所述基线电容值下阀值时，进行基线电容值校准；

在上述方法中，当有多个电容触摸按键时，所述确定电容触摸按键被触发包括：

当扫描到多个电容触摸按键的电容值都大于第一电容阈值时，选取电容值最大的电容触摸按键作为有效按键，确定该有效按键被触发。

本发明还公开了一种检测电容触摸按键是否被触发的装置，该装置包括：

扫描模块，用于扫描电容触摸按键没有被触摸时的电容值，将扫描到的电容值作为该电容触摸按键的基线电容值；

设置模块，用于设置该电容触摸按键的第一电容阈值和第二电容阈值；其中，第一电容阈值比第二电容阈值大；

处理模块，用于获取扫描模块扫描到的电容触摸按键的电容值，监测该电容触摸按键的电容值的变化，当监测到电容触摸按键的电容值大于所述第一电容阈值，并且后续监测到电容触摸按键的电容值小于所述第二电容阈值时，确定电容触摸按键被触发。

在上述装置中，设置模块，还用于监测电容触摸按键被触摸时的电容值变化，取其中的最大电容值减去基线电容值得到电容差值；将所述电容差值的a％作为所述第一电容阈值；将所述电容差值的b％作为所述第二电容阈值；其中，a取[60,90]范围内的值，b取[20,50]范围内的值。

在上述装置中，该装置还包括：定时器；

设置模块，还用于在定时器超时后，获取扫描模块重新扫描得到的所有电容触摸按键的电容值，当所有电容触摸按键的电容值都小于第二电容阈值时，对于每个电容触摸按键，获取扫描模块扫描到的该电容触摸按键的电容值，将扫描到的电容值作为该电容触摸按键的基线电容值。

在上述装置中，设置模块，还用于根据基线电容值设置基线电容值上阀值和基线电容值下阀值；其中，基线电容值上阀值大于基线电容值下阀值但小于所述第二电容阈值；

设置模块，还用于在扫描得到的所有电容触摸按键的电容值都小于第二电容阈值且大于所述基线电容值上阀值，或者扫描得到的所有电容触摸按键的电容值都小于所述基线电容值下阀值的情况下，获取扫描模块重新扫描得到的所有电容触摸按键的电容值，当所有电容触摸按键的电容值都小于第二电容阈值时，对于每个电容触摸按键，获取扫描模块扫描到的该电容触摸按键的电容值，将扫描到的电容值作为该电容触摸按键的基线电容值。

在上述装置中，处理模块，用于在扫描模块扫描得到多个电容触摸按键的电容值大于第一电容阈值时，选取电容值最大的电容触摸按键作为有效按键；确定该有效按键被触发。

综上所述，本发明提供的技术方案中，通过在无按键被触摸时扫描得到的基线电容值，设置电容触摸按键的第一电容阀值和第二电容阀值，通过检查电容触摸按键的电容值的变化，并将监测得到的电容值与第一电容阀值和第二电容阀值进行比较，确保电容触摸按键的变化是否由用户触摸触发，进而能够保证触摸按键在非手指触换的情况下不会误动作，且在手指触摸的情况下能够准确的动作。解决了现有的电容式触摸按键容易因工作环境的变化而导致工作不稳定的问题。此外，本发明提供的装置具有触摸按键硬件电路简单，成本低，安装方便，使用简单，用户体验效果好的优点。

附图说明

图1是本发明一种实施例中的检测电容触摸按键是否被触发的方法的流程图；

图2是本发明一种实施例中的检测电容触摸按键是否被触发的方法的详细流程图；

图3是本发明一种实施例中的电容触摸按键在触摸各阶段的电容值的示意图；

图4是本发明一种实施例中的电容触摸按键的触发检测装置的结构示意图；

图5是本发明一种实施例中的电容触摸按键的触发检测装置的内部结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1是本发明一种检测电容触摸按键是否被触发的方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤101，扫描电容触摸按键没有被触摸时的电容值，将扫描到的电容值作为该电容触摸按键的基线电容值。

步骤102，设置该电容触摸按键的第一电容阈值和第二电容阈值；其中，第一电容阈值比第二电容阈值大。

步骤103，监测该电容触摸按键的电容值的变化，当监测到电容触摸按键的电容值大于所述第一电容阈值，并且后续监测到电容触摸按键的电容值小于所述第二电容阈值时，确定该电容触摸按键被触发。

在本发明的一种具体实施例中，通过检测电容触摸按键的电容值是否大于第二电容阈值进行判断该电容触摸按键的电容值的变化是由人为的按下引起还是因环境变化引起的。具体为：当检测到电容触摸按键的电容值大于第二电容阈值时，判定该按键的电容值的变化是由用户按下；当检测到电容触摸按键的电容值小于第二电容阈值时，判断该按键的电容值的变化是由环境变化引起的。其有益效果为，通过设置的第一电容阈值和第二电容阈值判断电容触摸按键的电容值的变化是由用户按下引起，还是环境变化引起，进而达到防止因环境变化引起电容值的变化导致的误输入。

图2是本发明一种实施例中的检测电容触摸按键是否被触发的方法的详细流程图，如图2所示，该方法包括如下步骤：

步骤201，开始。

步骤202，各模块初始化。

在本步骤中，由于本方法提供的电容按键是基于具体的硬件实现的，该硬件在具体运作过程中需要各模块的配合，因此在开始本发明的方法时，需要进行各模块进行初始化处理。

步骤203，基线电容值周期校准。

在步骤203中，在进行电容触摸信号输入之前，需要对基线电容值周期校准。具体为：通过重新扫描各个电容触摸按键的电容值，在判断当前没有电容触摸按键被按下的情况下，根据重新扫描得到的电容值更新各电容触摸按键的基线电容值。其中，判断电容触摸按键是否被按下可以通过扫描得到的电容值与第二电容阈值进行比较。

步骤204，设定第一电容阈值和第二电容阈值；设定基线电容值上阀值和基线电容值下阀值。其中，基线电容值上阀值大于基线电容值下阀值，但小于所述第二电容阈值。

在步骤204中，监测该电容触摸按键被触摸时的电容值变化，取其中的最大电容值；计算最大电容值减去基线电容值得到电容差值；将电容差值的a％作为第一电容阈值；将电容差值的b％作为第二电容阈值；其中，a取[60,90]范围内的值，b取[20,50]范围内的值。

在步骤204中，根据基线电容值设置基线电容值上阀值和基线电容值下阀值具体为：设置基线电容值上阀值与基线电容值的比值为c，其中，c的取值范围为1.01～1.10；设置基线电容值下阀值与基线电容值的比值为d，其中，d的取值范围为0.90～0.99。

在上述实施例中，当基线电容值重新校准之后，需要重新设置第一电容阈值和第二电容阈值，以及重新设置基线电容值上阀值和基线电容值下阀值。

步骤205，扫描电容触摸按键电容值。

在步骤205中，多点控制单元MCU芯片会实时扫描按键的电容值。

在本发明的一种实施例中，MCU芯片在毫秒级时间内扫描一遍所有的按键。

步骤206，判断是否所有电容触摸按键的基线电容值都超出校准阀值。如果是，则进行步骤203，否则进行步骤207。

在步骤206中，MCU芯片对扫描到的每个电容触摸按键的电容值进行判断；当判断出所有电容触摸按键的基线电容值都超出校准阀值的情况下，则进行步骤203，即需要重新校准所有电容触摸按键的基线电容值。其中，基线电容值超出校准阀值是指，基线电容值大于基线电容值上阀值或者小于基线电容值下阀值。

在本发明中，重新校准基线电容值是为了能够更加灵敏的识别按键的电容值的变化，进而调整基于基线电容值的第一电容阈值和第二电容阈值，使得能够更加准确地识别出哪个按键被按下或松开，从而使得信号输入更加准确。

在本发明的一种实施例中，基线电容值校准包括：重新扫描所有电容触摸按键的电容值；当重新扫描得到的所有电容触摸按键的电容值都小于第二电容阈值时，对于每个电容触摸按键，扫描该电容触摸按键的电容值，将扫描到的电容值作为该电容触摸按键的基线电容值。

在本发明的一种实施例中，触发对基线电容值的重新校准的方式可以为：在电容触摸按键没有按下的情况下，扫描得到所有电容触摸按键的电容值都大于基线电容值上阀值，或者都小于基线电容值下阀值，即电容触摸按键的基线电容值都超出校准阀值的情况下。具体为：当扫描得到的所有电容触摸按键的电容值都小于第二电容阈值，并且电容值大于基线电容值上阀值或者小于基线电容值下阀值时；通过扫描得到的所有电容触摸按键的电容值都小于第二电容阈值时，判定没有按键被按下，从而根据重新扫描得到的电容值更新各按键的基线电容值，即将重新扫描得到的按键的电容值作为该按键的基线电容值。

步骤207，选取电容值最大所对应的电容触摸按键。

步骤208，判断电容值是否大于第一电容阈值，是则进行步骤209，否则进行步骤继续进行步骤205。

步骤209，继续扫描电容值。

步骤210，判断该电容触摸按键的电容值是否小于第二电容阈值，是则进行步骤211，否则继续进行步骤209。

步骤211，确定该有效按键被触发。

在本步骤中，确定的有效按键被触发之后，执行电容触摸按键动作；具体为：输入该电容触摸按键所对应的信号，或者运行与该电容触摸按键对应的动作。

在本发明的一种较佳实施例中，在手指按下之后，电容触摸按键的电容值会增加，将手指触摸而增加的电容叫做触摸电容CF，基线电容值为CP，则手指触摸之后的总电容CA=CF+CP。因此，在电容触摸按键被用户按下之后，电容值增大，当用户松开之后，该电容触摸按键的电容值下降，并且在检测到电容触摸按键的电容值降低到小于第二电容阈值时，输入该电容触摸按键对应的信号。在本发明中，对于一个电容触摸按键的信号输入，需要该电容触摸按键先被按下，并且只有在该电容触摸按键松开之后才输入该电容触摸按键的信号。即需要按下与松开才算一次完整的信号输入。

这样设置的优点在于，解决了现有的电容触摸按键被按下之后就输入信号，导致的在电容触摸按键没有被松开的情况下，连续输入多个信号的问题。并且，电容触摸按键被按下与被松开作为一次完整信号的输入，能够准确的区分出每次输入的信号。

在本发明的一种实施例中，在步骤207～步骤211中，当MCU芯片扫描到多个电容触摸按键的电容值大于第一电容阈值时，从电容值大于第一阀值的多个按键中选取电容值最大的电容触摸按键作为有效按键。并在后续扫描到该有效按键的电容值小于第二电容阈值的情况下，只输入有效按键的信号，屏蔽其他按键的信号输入。

为了更加及时的对基线电容值进行更新，使得对应的触摸按键的输入更加准确以及灵敏，在本发明中还包括步骤211。

步骤212，当设定的定时器超时时，进行步骤203。

在本发明的一种实施例中，通过设置定时器，当设定的定时器超时时，触发对基线电容值更新。具体为：设置定时器，在定时器超时后，进行基线电容值校准；所述基线电容值校准包括：重新扫描所有电容触摸按键的电容值；当重新扫描得到的所有电容触摸按键的电容值都小于第二电容阈值时，对于每个电容触摸按键，扫描该电容触摸按键的电容值，将扫描到的电容值作为该电容触摸按键的基线电容值。

在本发明所提供的技术方案中，基线电容值根据实时扫描得到的电容值进行校准或者根据预设的定时器进行周期校准，并根据基线电容值和电容被按下之后的最大电容值设置第一电容阈值和第二电容阈值，使得第一电容阈值和第二电容阈值可以随着基线电容值的变化而变化，进而保证对按键电容值的变化的能够准确的测量。从而保证每次电容触摸按键被按下之后都能被准确的识别。

图3是本发明一种实施例中的电容触摸按键在触摸各阶段的电容值的示意图；参见图3所示，基线电容值为1000pF，对应的基线电容值上阀值为1100pF，基线电容值下阀值为900pF。该按键第一次被按下后记录的第一电容值为3500pF，则第一电容值与基线电容值的差值为2500pF。此外，根据基线电容值与第一电容值的差值设置第一电容阈值和第二电容阈值，其中，第一电容阈值=基线电容值+差值×a。第二电容阈值=基线电容值+差值×b。即第一电容阈值=1000pF+2500pF×0.76=2900pF，第二电容阈值=1000pF+2500pF×0.32=1800pF。

图4是本发明一种实施例中的电容触摸按键的触发检测装置的结构示意图；该装置包括：

扫描模块401，用于扫描电容触摸按键没有被触摸时的电容值，将扫描到的电容值作为该电容触摸按键的基线电容值。

设置模块402，用于设置该电容触摸按键的第一电容阈值和第二电容阈值；其中，第一电容阈值比第二电容阈值大。

处理模块403，用于获取扫描模块扫描到的电容触摸按键的电容值，监测该电容触摸按键的电容值的变化，当监测到电容触摸按键的电容值大于所述第一电容阈值，并且后续监测到电容触摸按键的电容值小于所述第二电容阈值时，确定电容触摸按键被触发。

在本发明的一种具体实施例中，图5是本发明一种实施例中的电容触摸按键的触发检测装置的内部结构示意图。如图5所述，本发明提供的装置采用的PCB为1.6mm双层FR4材质，并且将所有元器件放置在PCB的顶层，触摸按键的按键焊盘绘制为方形铜皮，放置在PCB的地层。具体为：该装置包括：设置在印刷电路板PCB上的MCU，触摸按键和用于放置触摸按键的焊盘；所述MCU设置在所述PCB的顶层，所述焊盘设置在所述PCB的底层；每个按键设置在对应的焊盘上。

在本发明的一种实施例中，缩短按键焊盘和MCU之间的走线，并且各走线之间不穿行任何其他的走线。

在本发明的一种实施例中，按键焊盘周围进行敷铜接地处理，以此减少信噪比。

在本发明的一种实施例中，设置模块，用于监测电容触摸按键被触摸时的电容值变化，取其中的最大电容值减去基线电容值得到电容差值；将所述电容差值的a％作为所述第一电容阈值；将所述电容差值的b％作为所述第二电容阈值；其中，a取[60,90]范围内的值，b取[20,50]范围内的值。

在本发明的一种具体实施例中，MCU通过逐次逼近寄存器型SAR的模拟数字转换器ADC检测电容触摸按键的电容值的改变，并通过扫描到的电容值与第二电容阈值进行比较，判断电容值的改变是手指触摸引起的还是由于环境的变化引起的。此外，该装置还通过RS232通信接口输出当前的工作状态，从而能够连接上位机进行参数设置，进而缩短开发时间。

在本发明的一种实施例中，该装置还包括：定时器404；

设置模块402，用于在定时器404超时后，获取扫描模块401重新扫描得到的所有电容触摸按键的电容值，当所有电容触摸按键的电容值都小于第二电容阈值时，对于每个电容触摸按键，获取扫描模块扫描到的该电容触摸按键的电容值，将扫描到的电容值作为该电容触摸按键的基线电容值。

在本发明的一种实施例中，设置模块402，还用于根据基线电容值设置基线电容值上阀值和基线电容值下阀值；其中，基线电容值上阀值小于所述第二电容阈值；

设置模块402，用于在扫描得到的所有电容触摸按键的电容值都小于第二电容阈值且大于所述基线电容值上阀值，或者扫描得到的所有电容触摸按键的电容值都小于所述基线电容值下阀值的情况下，获取扫描模块重新扫描得到的所有电容触摸按键的电容值，当所有电容触摸按键的电容值都小于第二电容阈值时，对于每个电容触摸按键，获取扫描模块扫描到的该电容触摸按键的电容值，将扫描到的电容值作为该电容触摸按键的基线电容值。

在本发明的一种实施例中，处理模块403，用于在扫描模块401扫描得到多个电容触摸按键的电容值大于第一电容阈值时，选取电容值最大的电容触摸按键作为有效按键；确定该有效按键被触发。

由此可见，在本发明所公开的实施例中，该电容触摸信号输入装置中的触摸按键的设计为PCB上的一块方形铜片，并且在该铜皮的周围进行敷地。并且，本发明提供的电容触摸信号输入装置的电路的MCU为SiliconLaboratory的C8051F717，该MCU具有18个按键输入通道，具有高信噪比高速度以及外设灵活配置的优点。并且在该MCU的内部集成了电容数据转化器CDC，使得MCU将扫描的电容值通过CDC或SAR ADC转换为对应的数字量之后，进而判断电容值的变化，实现高精度的电容数字转化。

在本发明的一种实施例中，MCU在焊接的过程中，尽量靠近按键焊盘进行放置，并且尽可能的缩短两者之间的走线长度，同时尽量不要让其他走线跨越，在空间允许的情况下，两条相邻的焊盘走线保持尽量远的距离并可在中间加接地线。

在本发明的一种较佳实施例中，增加LED指示功能，使得某个电容触摸按键按下后，对应位置的LED指示灯被点亮。具体为，在按键焊盘的中间开孔并安装LED指示灯。

当环境变化引起基线电容值漂移的值超过基线电容值上阀值或低于基线电容值下阀值的值时，通过强制执行周期校准，从而补偿基线电容值的漂移。但是在本发明的一种具体实施例中，基线电容值的增加可能是因为手指按下而导致，因此对于基线电容值的增加所进行的补偿要慢，而对基线电容值减小所进行的补偿要快。

综上所述，本发明提供的技术方案中，通过设置定时器进行周期校准以及设置基线电容值的基线电容值上阀值和基线电容下阈值对基线电容值进行动态调整，能够保证触摸按键在非手指触换的情况下不会误动作，且在手指触摸的情况下能够准确的动作。此外，本发明提供的装置具有触摸按键硬件电路简单，成本低，安装方便，使用简单，用户体验效果好的优点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种检测电容触摸按键是否被触发的方法，其特征在于，该方法包括：

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述设置该电容触摸按键的第一电容阈值和第二电容阈值包括：

所述最大电容值减去所述基线电容值得到电容差值；

其中，a取[60,90]范围内的值，b取[20,50]范围内的值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

设置定时器，在所述定时器超时后，进行基线电容值校准；

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当有多个电容触摸按键时，所述确定电容触摸按键被触发包括：

6.一种检测电容触摸按键是否被触发的装置，其特征在于，该装置包括：

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，

设置模块，还用于监测电容触摸按键被触摸时的电容值变化，取其中的最大电容值减去基线电容值得到电容差值；将所述电容差值的a％作为所述第一电容阈值；将所述电容差值的b％作为所述第二电容阈值；其中，a取[60,90]范围内的值，b取[20,50]范围内的值。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，该装置还包括：定时器；

9.根据权利要求6至8中任一项所述的装置，其特征在于，

设置模块，还用于根据基线电容值设置基线电容值上阀值和基线电容值下阀值；其中，基线电容值上阀值大于基线电容值下阀值但小于所述第二电容阈值；

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，

处理模块，用于在扫描模块扫描得到多个电容触摸按键的电容值大于第一电容阈值时，选取电容值最大的电容触摸按键作为有效按键；确定该有效按键被触发。