CN101977049A - 按键识别的信号处理方法及其处理系统 - Google Patents

Abstract

一种触摸传感技术领域的按键识别的信号处理方法及其处理系统，方法包括：当触摸键结构面临触摸或临近触摸时，对触摸键结构中各按键对应的电荷累积区域进行电荷补充，得到各按键对应的电荷累积区域中的电荷累积量；对所述电荷累积量进行后置滤波，得到每次电荷补充对应的电荷变化量，将各次电荷补充对应的电荷变化量取平均值作为触摸按键时的电荷变化量；对所述触摸按键时的电荷变化量进行放大处理，放大后的电荷变化量作为各按键电荷累积区域实际的电荷变化量。系统包括：电荷补充单元、信号输入单元、后置滤波单元和信号放大单元。本发明缩短了电荷变化量的计算时间，且提高了按键识别的准确率。

Description

按键识别的信号处理方法及其处理系统

技术领域

本发明涉及的是一种触摸传感技术领域的方法，特别涉及的是一种按键识别的信号处理方法及其处理系统。

背景技术

触摸按键是现在被广泛应用于手机、电视及其他多媒体载体上的一种触摸感应输入装置。按触摸传感原理，现有触摸按键包括电阻式触摸按键、电容式触摸按键等。其中，电容式触摸按键以其透光率高、耐磨损、耐环境温度变化、耐环境湿度变化、寿命长、可实现多点触摸的高级复杂功能而受到业界的关注。所述电容式触摸按键可透过绝缘材料(玻璃、塑料等)来检测人体手指触摸动作，不需要传统按键的机械触点即可判断出有效的按键动作。其工作原理为：利用人体手指轻触按键感应区时新增加的电容量，与原触摸按键装置的固有电容量相叠加，送到触摸检测控制电路处理后产生相应控制指令，达到控制目的。

现有技术在计算电容变化量时，需要直接记录电荷变化量，因此处理单次按键的时间级别为100ms，计算干扰的时间只能很短，从而按键识别的准确率就会降低。

因此，对于目前的按键识别过程，需要一种能够更快速更准确进行电荷变化量计算的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：如何提高按键识别中电容变化量的计算速度和准确度。

为解决上述问题，本发明提供一种按键识别的信号处理方法，包括：

当触摸键结构面临触摸或临近触摸时，对触摸键结构中各按键对应的电荷累积区域进行电荷补充，直至各按键对应的电荷累积区域中的电荷量达到平衡，每次电荷补充包括若干次相同电荷量的充电，记录每次电荷补充的充电次数，将每次电荷补充时的充电次数与每次充电的电荷量相乘作为该次电荷补充的电荷累积量；

对所述电荷累积量进行后置滤波，将首次电荷累积量作为首次电荷补充对应的电荷变化量，将后续各次电荷补充对应的电荷累积量与前次电荷补充对应的电荷累积量进行加权相加，将相加结果作为当次电荷补充对应的电荷变化量；将各次电荷补充对应的电荷变化量取平均值作为触摸按键时的电荷变化量；

对所述触摸按键时的电荷变化量进行放大处理，放大后的电荷变化量作为各按键电荷累积区域实际的电荷变化量。

可选地，将各按键对应的电荷累积区域中实际的电荷变化量最大的电荷累积区域对应的按键识别为被触摸按键，其中，所述触摸键结构包括：

金属薄膜，所述金属薄膜上具有多个按键；

承载所述金属薄膜的绝缘介质触摸面板；

侦测板，所述侦测板上具有多个与按键位置对应的电极，所述侦测板与所述绝缘介质触摸面板间绝缘隔离；所述多个按键及对应电极间的区域构成平板电容；

各电极在充电后各自产生源电场且其表面形成电荷累积区域，各电极的电荷累积区域中累积达到平衡量的电荷。

可选地，将各按键对应的电荷累积区域中实际的电荷变化量最大且实际的电荷变化量与电荷平衡量的比值最大的电荷累积区域对应的按键识别为被触摸按键，其中，所述触摸键结构包括：

绝缘介质触摸面板，所述面板上具有多个按键；

侦测板，所述侦测板上具有多个与按键对应的电极，所述侦测板与所述绝缘介质触摸面板间绝缘隔离；

各电极在充电后各自产生源电场且其表面形成电荷累积区域，所述源电场穿透各对应按键的部分绝缘介质触摸面板，形成从各按键表面向外扩散的极化电场，各电极的电荷累积区域中累积达到平衡量的电荷。

可选地，所述对触摸键结构中各按键对应的电荷累积区域进行电荷补充包括：采用标准单位电容的放电对所述电荷累积区域进行充电，即通过所述标准单位电容的放电向所述电荷累积区域释放电荷；所述电荷累积量为所述标准单位电容向所述电荷累积区域释放电荷的累积量。

可选地，所述标准单位电容为模数转换器的采样保持电路中的保持电容，所述标准单位电容的放电包括：通过采样脉冲对标准单位电容的放电进行控制。

可选地，所述加权相加采用下述公式：

C＝C₁×N1+C₂×N2，

其中，C为当次电荷补充对应的电荷变化量，C₁为前次电荷补充对应的电荷累积量，N1为对应前次电荷补充的第一权重，C₂为当次电荷补充对应的电荷累积量，N2为对应当次电荷补充的第二权重，N1+N2＝1。

可选地，所述第一权重小于所述第二权重。

可选地，所述第一权重为所述第二权重为

可选地，所述按键识别的信号处理方法还包括：在触摸按键前，对所述各按键的电荷变化量与电荷变化时间进行试测，存储各按键试测过程中电荷变化量和电荷变化时间的关系；将试测电荷变化量与试测电荷变化时间的关系为线性的所述按键存储为线性按键，将试测电荷变化量与试测电荷变化时间的关系为非线性的所述按键存储为非线性按键。

可选地，所述进行放大处理包括：对所述线性按键的所述触摸按键时的电荷变化量进行线性放大，且线性放大系数为试测电荷变化时间与试测电荷变化量的比值；对所述非线性按键的所述触摸按键的电荷变化量进行积分放大，所述积分放大为试测电荷变化时间对试测电荷变化量的积分。

为解决上述问题，本发明还提供了一种按键识别的信号处理系统，包括：

电荷补充单元，当触摸键结构面临触摸或临近触摸时，对触摸键结构中各按键对应的电荷累积区域进行电荷补充，直至各按键对应的电荷累积区域中的电荷量达到平衡，每次电荷补充包括若干次相同电荷量的充电；

信号输入单元，记录每次电荷补充的充电次数，将每次电荷补充时的充电次数与每次充电的电荷量相乘作为该次电荷补充的电荷累积量；

后置滤波单元，将首次电荷累积量作为首次电荷补充对应的电荷变化量，将后续各次电荷补充对应的电荷累积量与前次电荷补充对应的电荷累积量进行加权相加，将相加结果作为当次电荷补充对应的电荷变化量；将各次电荷补充对应的电荷变化量取平均值作为触摸按键时的电荷变化量；

信号放大单元，对所述触摸按键时的电荷变化量进行放大处理，放大后的电荷变化量作为各按键电荷累积区域实际的电荷变化量。

可选地，所述按键识别的信号处理系统还包括：比较判断单元，比较所述信号放大单元得到的实际的电荷变化量，将各按键对应的电荷累积区域中实际的电荷变化量最大的电荷累积区域对应的按键判断为被触摸按键，其中，所述触摸键结构包括：

金属薄膜，所述金属薄膜上具有多个按键；

承载所述金属薄膜的绝缘介质触摸面板；

侦测板，所述侦测板上具有多个与按键位置对应的电极，所述侦测板与所述绝缘介质触摸面板间绝缘隔离；所述多个按键及对应电极间的区域构成平板电容；

各电极在充电后各自产生源电场且其表面形成电荷累积区域，各电极的电荷累积区域中累积达到平衡量的电荷。

可选地，所述按键识别的信号处理系统还包括：比值计算单元，计算各按键对应的电荷累积区域实际的电荷变化量与电荷平衡量的比值；比较判断单元，将所述实际的电荷变化量最大且实际的电荷变化量与电荷平衡量的比值最大的电荷累积区域对应的按键识别为被触摸按键，其中，所述触摸键结构包括：

绝缘介质触摸面板，所述面板上具有多个按键；

侦测板，所述侦测板上具有多个与按键对应的电极，所述侦测板与所述绝缘介质触摸面板间绝缘隔离；

各电极在充电后各自产生源电场且其表面形成电荷累积区域，所述源电场穿透各对应按键的部分绝缘介质触摸面板，形成从各按键表面向外扩散的极化电场，各电极的电荷累积区域中累积达到平衡量的电荷。

可选地，所述按键识别的信号处理系统还包括：存储单元，在获得各按键试测电荷变化量与试测电荷变化时间的关系后，存储各按键的放大类型信息，包括：将试测电荷变化量与试测电荷变化时间的关系为线性的所述按键存储为线性按键，将试测电荷变化量与试测电荷变化时间的关系为非线性的所述按键存储为非线性按键。

可选地，所述信号放大单元与所述存储单元相连，所述信号放大单元包括：

线性放大单元，对所述线性按键的所述触摸按键时的电荷变化量进行线性放大，且线性放大系数为试测电荷变化时间与试测电荷变化量的比值；

积分放大单元，对所述非线性按键的所述触摸按键的电荷变化量进行积分放大，所述积分放大为试测电荷变化时间对试测电荷变化量的积分。

与现有技术相比，本发明的优点是：记录对各按键的充电次数，进而得到电荷变化量，而不是直接记录每次电荷的变化量，从而提高了后续处理的速率，大大缩短了按键识别的时间，本发明按键识别所需的时间为1ms的级别，处理单次按键的能力比现有技术快100倍，因此有更多的时间计算干扰，且对电荷变化量进行了后置滤波和放大处理，最终提高了按键识别的准确率。

附图说明

图1是实施例1中触摸键结构的俯视示意图；

图2是实施例1中触摸键结构的剖视示意图；

图3是实施例1中信号处理方法的流程示意图；

图4是实施例1中信号处理系统的组成连接示意图；

图5是实施例2中触摸键结构的俯视示意图；

图6是实施例2中触摸键结构的剖视示意图；

图7是实施例2中信号处理方法的流程示意图；

图8是实施例2中信号处理系统的组成连接示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

正如背景技术部分所述，现有技术通常直接记录各按键的电荷变化量，速率较慢，因此单次按键的处理时间较长，计算干扰的时间很短，从而影响了按键的快速准确识别。

因此，在进行按键识别的过程中，为防止上述缺陷的产生，本发明提供的按键识别的信号处理方法包括：

当触摸键结构面临触摸或临近触摸时，对触摸键结构中各按键对应的电荷累积区域进行电荷补充，直至各按键对应的电荷累积区域中的电荷量达到平衡，每次电荷补充包括若干次相同电荷量的充电，记录每次电荷补充的充电次数，将每次电荷补充时的充电次数与每次充电的电荷量相乘作为该次电荷补充的电荷累积量；

对所述电荷累积量进行后置滤波，将首次电荷累积量作为首次电荷补充对应的电荷变化量，将后续各次电荷补充对应的电荷累积量与前次电荷补充对应的电荷累积量进行加权相加，将相加结果作为当次电荷补充对应的电荷变化量；将各次电荷补充对应的电荷变化量取平均值作为触摸按键时的电荷变化量；

对所述触摸按键时的电荷变化量进行放大处理，放大后的电荷变化量作为各按键电荷累积区域实际的电荷变化量。

为防止上述缺陷的产生，本发明提供的一种按键识别的信号处理系统包括：

电荷补充单元，当触摸键结构面临触摸或临近触摸时，对触摸键结构中各按键对应的电荷累积区域进行电荷补充，直至各按键对应的电荷累积区域中的电荷量达到平衡，每次电荷补充包括若干次相同电荷量的充电；

信号输入单元，记录每次电荷补充的充电次数，将每次电荷补充时的充电次数与每次充电的电荷量相乘作为该次电荷补充的电荷累积量；

后置滤波单元，将首次电荷累积量作为首次电荷补充对应的电荷变化量，将后续各次电荷补充对应的电荷累积量与前次电荷补充对应的电荷累积量进行加权相加，将相加结果作为当次电荷补充对应的电荷变化量；将各次电荷补充对应的电荷变化量取平均值作为触摸按键时的电荷变化量；

信号放大单元，对所述触摸按键时的电荷变化量进行放大处理，放大后的电荷变化量作为各按键电荷累积区域实际的电荷变化量。

本发明记录对各按键的充电次数，进而得到电荷变化量，而不是直接记录每次电荷的变化量，从而提高了后续处理的速率，大大缩短了按键识别的时间，本发明按键识别所需的时间为1ms的级别，处理单次按键的能力比现有技术快100倍，因此有更多的时间计算干扰，且对电荷变化量进行了后置滤波和放大处理，最终提高了按键识别的准确率。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例中所述触摸按键结构包括：

绝缘介质触摸面板10，所述绝缘介质触摸面板10上具有多个按键1～6；

侦测板，所述侦测板上具有多个与按键1～6对应的电极A～F，所述侦测板与所述绝缘介质触摸面板10间绝缘隔离；

各电极在充电后各自产生源电场且其表面形成电荷累积区域，所述源电场穿透各对应按键的部分绝缘介质触摸面板，形成从各按键表面向外扩散的极化电场，各电极的电荷累积区域中累积达到平衡量的电荷。

其中，所述各电极累积区域中累积达到平衡量的电荷是指：在对各电极充电时，各电极的电荷累积区域中开始累积电荷，当某一时间，各电极的电荷累积区域无法在积聚更多电荷而要开始产生放电的时候，此时各电极的电荷累积区域中累积的电荷达到了平衡量。

在本实施例中，所述绝缘介质触摸面板10的材料可以为玻璃，在其他实施例中所述绝缘介质触摸面板还可以为其他已知的各种绝缘材料。

在本实施例中，所述电极为铜箔，在其他实施例中所述电极还可以为其他已知的各种导电材料。

需要说明的是，所述绝缘介质触摸面板10上的按键为6个仅为举例，并不应对其实现方式加以限制。所述按键的个数及功能的分配都可以依据实际所需实现的触摸功能而相应设置。在其他的实施例中，所述绝缘介质触摸面板10上的按键可以为8个、20个或者更多。

通过上述触摸键结构的说明可以看到，当要对具有所述触摸键结构的触摸屏进行操作时，操作者的手指对电荷累积区域中电荷量的影响并非是直接触摸带电荷的电极来实现的，而是接触了与电极没有连接关系的绝缘介质触摸面板10，甚至可能还未与绝缘介质触摸面板10接触。

导致上述情况出现的原理在于，当各电极在充电后各自产生了源电场，所述源电场为静电场，其会穿透位于其电场范围内的绝缘介质面板10。并且，绝缘介质面板10由于所述穿透而被极化，从而产生极化电场。所述极化电场叠加到对应的源电场就是真实的电场分布。当操作者的手指进入到极化电场中时，会使得所述真实的电场分布产生变化，引发电荷累积区域中电荷的转移，从而电荷累积区域中电荷量发生了变化。

由此可以看出，一旦某个电极的电荷累积区域中发生了剧烈的电荷量变化，一般就可以认为所述电极对应的按键发生了触摸操作。从而，基于此情况就可通过对电荷累积区域进行电荷补充的方式来获得所述电荷量变化的情况，并确定电荷量变化最大的情况为按键识别。并且，考虑到操作者的手指在触摸某一按键时，不但所述触摸区域对应的极化电场会被影响，其相邻的按键对应的极化电场也会由于操作者的非触摸部分(其他手指、手掌等)而收到影响。因而，也会引发相邻的按键对应的电极的电荷累计区域中的电荷量发生变化。但是，这种变化相对于触摸区域的变化一定是变化速度较缓慢且相对变化量较少的，因而在此前最大电荷变化量的基础上，再结合电荷变化量与电荷平衡量的比值就可进行更准确的按键识别。

如图3所示，本实施例中按键识别的信号处理方法包括：

S100，在触摸按键前，对所述各按键的电荷变化量与电荷变化时间进行试测，存储各按键试测过程中电荷变化量和电荷变化时间的关系；将试测电荷变化量与试测电荷变化时间的关系为线性的所述按键存储为线性按键，将试测电荷变化量与试测电荷变化时间的关系为非线性的所述按键存储为非线性按键。

S110，当触摸键结构面临触摸或临近触摸时，对触摸键结构中各按键对应的电荷累积区域进行电荷补充，直至各按键对应的电荷累积区域中的电荷量达到平衡，每次电荷补充包括若干次相同电荷量的充电，记录每次电荷补充的充电次数，将每次电荷补充时的充电次数与每次充电的电荷量相乘作为该次电荷补充的电荷累积量；

S120，对所述电荷累积量进行后置滤波，将首次电荷累积量作为首次电荷补充对应的电荷变化量，将后续各次电荷补充对应的电荷累积量与前次电荷补充对应的电荷累积量进行加权相加，将相加结果作为当次电荷补充对应的电荷变化量；将各次电荷补充对应的电荷变化量取平均值作为触摸按键时的电荷变化量；

S130，对所述触摸按键时的电荷变化量进行放大处理，放大后的电荷变化量作为各按键对应的电荷累积区域实际的电荷变化量；

S140，将各按键电荷累积区域实际的电荷变化量最大且实际的电荷变化量与电荷平衡量的比值最大的电荷累积区域对应的按键识别为被触摸按键。

其中，在进行所述按键识别之前，还需要进行一些初始化过程，包括：检测背景环境信号，屏蔽第一频率(本实施例中为80KHz)至第二频率(本实施例中为120KHz)范围外的信号，在检测到所述第一频率至第二频率范围内的信号后，产生触发信号。所述触发信号触发所述按键识别过程。

为了确定各按键对应的电荷累积区域中的电荷量是否达到平衡，可以预先记录各按键对应的电荷累积区域中的电荷平衡量。

以下进行详细说明。

首先执行步骤S100，在触摸按键前，对所述各按键的电荷变化量与电荷变化时间进行试测，存储各按键试测过程中电荷变化量和电荷变化时间的关系；将试测电荷变化量与试测电荷变化时间的关系为线性的所述按键存储为线性按键，将试测电荷变化量与试测电荷变化时间的关系为非线性的所述按键存储为非线性按键。

由于各按键的基础电容不同，因此当各按键被触摸时，各按键达到平衡时的电荷变化量相差很大。本实施例首先在触摸按键前，对各按键的电荷变化量和电荷变化时间进行试测，记录试测过程中不同时刻的电荷变化量，将试测时间定义为试测电荷变化时间，对应试测电荷变化时间的电荷变化量定义为试测电荷变化量，从而得到按键的电荷变化量与电荷变化时间的关系。本实施例中得到最中间的两个按键(按键3和按键4)的电荷变化量与电荷变化时间呈线性关系，即电荷变化量随电荷变化时间均匀地增长；而剩余的四个按键(按键1、按键2、按键5和按键6)的电荷变化量与电荷变化时间呈非线性关系，即电荷变化量并不是随电荷变化时间均匀地增长。因此，将按键3和按键4存储为线性按键，将按键1、按键2、按键5和按键6存储为非线性按键。

接着执行步骤S110，当触摸键结构面临触摸或临近触摸时，对触摸键结构中各按键对应的电荷累积区域进行电荷补充，直至各按键对应的电荷累积区域中的电荷量达到平衡，每次电荷补充包括若干次相同电荷量的充电，记录每次电荷补充的充电次数，将每次电荷补充时的充电次数与每次充电的电荷量相乘作为该次电荷补充的电荷累积量。

当手指触摸铜箔按键时，所述按键位置对应的铜箔的电荷累积区域中电荷量产生剧烈变化。本实施例中所述按键对应的电荷累积区域中的电荷量大大减少，为了使各按键对应的电荷累积区域中电荷量达到平衡，需要对各按键对应的电荷累积区域进行电荷补充，具体包括：采用标准单位电容的放电对所述电荷累积区域进行充电，通过所述标准单位电容对所述电荷累积区域释放电荷，直至各按键对应的电荷累积区域中的电荷量达到平衡，所述标准单位电容每次进行充电的电荷量等于所述标准单位电容的电容值与充电时工作电压的乘积。记录每次电荷补充的充电次数，将每次电荷补充时的充电次数与每次充电的电荷量相乘作为该次电荷补充的电荷累积量。

在本实施例中，为了在一次触摸动作完成期间更精确地计量所述电荷累积量，较好地方式是将所述期间再划分成多个动作期间，对每个动作期间的电荷累积量均进行记录。动作期间划分得越细，所述计量也越精确。但考虑到对大容量的电容的充放电会消耗很多时间，对动作期间的划分有很大的限制。因而，本实施例是利用现有技术的模数转换器的采样保持电路来进行所述的电荷补充，所述标准单位电容的放电包括：通过采样脉冲对标准单位电容的放电进行控制。

所述采样保持电路简单来说包括：模拟电子开关S及保持电容C_hold，所述模拟电子开关S在频率为f_s的采样脉冲的控制下重复接通、断开的过程。当模拟电子开关S接通时，由电源对保持电容C_hold充电；而当模拟电子开关S断开时，保持电容C_hold上的电压保持不变。

对于本实施例而言，将所述铜箔接于保持电容C_hold上，当模拟电子开关S断开时，保持电容C_hold向所述铜箔放电，所述铜箔处于被充电的状态，从而铜箔表面的电荷累积区域将由于所述保持电容C_hold的电荷释放而累积电荷。因此，通过控制采样脉冲的频率f_s，就可对保持电容C_hold进行相当快速地充放电，从而不断向电荷累积区域补充电荷。在较短的时间内，使得电荷累积区域中的电荷量达到平衡。通过这种手段可以将一个整体的电荷补充过程分解为多次电荷补充。在本实施例中，所述保持电容C_hold的电容量为0.5pF。

在精度得知电荷累积量的基础上，还需对多次电荷补充的动作进行合理设置。

具体地说，可以每隔固定时间对对触摸键结构中各按键对应的电荷累积区域进行电荷补充，且每次电荷补充都使得各按键对应的电荷累积区域中的电荷量达到平衡。而各次电荷补充时，控制模拟电子开关S的采样脉冲的频率也可依据对实际触摸情况的分析和按键识别的精度来进行设置。例如，各次电荷补充时对保持电容进行放电控制的采样脉冲均保持同一频率，或者，各次电荷补充时对保持电容进行放电控制的采样脉冲采用不同频率。其中，较佳地可以采用不同频率的方式。

在本实施例中，对各次电荷补充时的采样脉冲采用不同频率包括：自首次电荷补充后，后续各次电荷补充时的采样脉冲频率大于前一次电荷补充时的采样脉冲频率。此时，可以设置采样脉冲频率的范围，将首次电荷补充时的采样脉冲频率设为该范围中的较低值，随后第二次电荷补充时的采样脉冲频率相对于首次电荷补充稍有增加，第三次电荷补充时的采样脉冲频率相对于第二次电荷补充稍有增加，此后依此类推，直至最近一次电荷补充时的采样脉冲频率达到该范围中的较大值或高限值。在两次电荷补充期间，也可间隔固定时间。

本实施例中所述固定时间为5μs；所述采样脉冲频率的变化范围为80～120kHz。

接着执行步骤S120，对所述电荷累积量进行后置滤波，将首次电荷累积量作为首次电荷补充对应的电荷变化量，将后续各次电荷补充对应的电荷累积量与前次电荷补充对应的电荷累积量进行加权相加，将相加结果作为当次电荷补充对应的电荷变化量；将各次电荷补充对应的电荷变化量取平均值作为触摸按键时的电荷变化量。

本实施例中所述加权相加采用下述公式：C＝C₁×N1+C₂×N2，其中，C为当次电荷补充对应的电荷变化量，C₁为前次电荷补充对应的电荷累积量，N1为对应前次电荷补充的第一权重，C₂为当次电荷补充对应的电荷累积量，N2为对应当次电荷补充的第二权重，N1+N2＝1。

考虑到所述C₂与所述C的关联性大于所述C₁与所述C的关联性，故所述第二权重应该大于所述第一权重。本实施例中所述第一权重具体为

所述第二权重具体为

然后执行步骤S130，对所述触摸按键时的电荷变化量进行放大处理，放大后的电荷变化量作为各按键电荷累积区域实际的电荷变化量。

本实施例对所述线性按键进行线性放大，且线性放大系数为试测电荷变化时间与试测电荷变化量的比值，即：对按键3和按键4分别进行线性放大，所述按键3的线性放大系数为按键3的试测电荷变化时间与试测电荷变化量的比值，所述按键4的线性放大系数为按键4的试测电荷变化时间与试测电荷变化量的比值；对所述非线性按键的所述触摸按键的电荷变化量进行积分放大，所述积分放大为试测电荷变化时间对试测电荷变化量的积分，即对按键1、按键2、按键5和按键6分别进行积分放大。

为了更好的说明所述放大处理，下面以按键3和按键1为例进行说明。

本实施例试测时得到按键3的电荷变化量C₃与电荷变化时间t₃的线性关系为：t₃＝kC₃，即按键3的线性放大系数为常数k，则当按键3的所述触摸按键时的电荷变化量为C时，按键3放大后的电荷变化量为k*C。

本实施例试测时得到按键1的电荷变化量C₁与电荷变化时间t₁的非线性关系为：t₁＝3(C₁)²，即电荷变化时间对电荷变化量的积分为(C₁)³，则当按键1的所述触摸按键的电荷变化量为C时，按键1放大后的电荷变化量为C³。

最后执行步骤S140，将各按键电荷累积区域实际的电荷变化量最大且实际的电荷变化量与电荷平衡量的比值最大的电荷累积区域对应的按键识别为被触摸按键。

在获得各按键对应的铜箔的电荷累积区域中的实际的电荷变化量后，就可将各实际的电荷变化量与对应的电荷平衡量相比以获得比值。随后，就可将各按键对应的铜箔的电荷累积区域中，实际的电荷变化量最大且实际的电荷变化量与电荷平衡量的比值最大的电荷累积区域对应的按键识别为被触摸按键。从而，完成本次按键识别过程。

相应地，如图4所示，本实施例提供的按键识别的信号处理系统包括：

存储单元11，在获得各按键试测电荷变化量与试测电荷变化时间的关系后，存储各按键的放大类型信息，包括：将试测电荷变化量与试测电荷变化时间的关系为线性的所述按键存储为线性按键，将试测电荷变化量与试测电荷变化时间的关系为非线性的所述按键存储为非线性按键。

存储单元11的具体工作过程见本实施例中上述方法中的步骤S100，在此不再赘述。

电荷补充单元12，当触摸键结构面临触摸或临近触摸时，对触摸键结构中各按键对应的电荷累积区域进行电荷补充，直至各按键对应的电荷累积区域中的电荷量达到平衡，每次电荷补充包括若干次相同电荷量的充电；

信号输入单元13，记录每次电荷补充的充电次数，将每次电荷补充时的充电次数与每次充电的电荷量相乘作为该次电荷补充的电荷累积量；

电荷补充单元12和信号输入单元13的具体工作过程见本实施例中上述方法中的步骤S110，在此不再赘述。

后置滤波单元14，将首次电荷累积量作为首次电荷补充对应的电荷变化量，将后续各次电荷补充对应的电荷累积量与前次电荷补充对应的电荷累积量进行加权相加，将相加结果作为当次电荷补充对应的电荷变化量；将各次电荷补充对应的电荷变化量取平均值作为触摸按键时的电荷变化量；

后置滤波单元14的具体工作过程见本实施例中上述方法中的步骤S120，在此不再赘述。

信号放大单元15，对所述触摸按键时的电荷变化量进行放大处理，放大后的电荷变化量作为各按键电荷累积区域实际的电荷变化量。

本实施例中信号放大单元15与所述存储单元11相连，所述信号放大单元15包括：

线性放大单元，对所述线性按键的所述触摸按键时的电荷变化量进行线性放大，且线性放大系数为试测电荷变化时间与试测电荷变化量的比值；

积分放大单元，对所述非线性按键的所述触摸按键的电荷变化量进行积分放大，所述积分放大为试测电荷变化时间对试测电荷变化量的积分。

信号放大单元15的具体工作过程见本实施例中上述方法中的步骤S130，在此不再赘述。

比值计算单元16，计算各按键电荷累积区域实际的电荷变化量与电荷平衡量的比值；

比较判断单元17，将各按键电荷累积区域实际的电荷变化量最大且实际的电荷变化量与电荷平衡量的比值最大的电荷累积区域对应的按键识别为被触摸按键。

比值计算单元16和比较判断单元17的具体工作过程见本实施例中上述方法中的步骤S140，在此不再赘述。

从而，完成本实施例的按键识别过程。

实施例2

如图5和图6所示，本实施例中所述触摸键结构包括：

金属薄膜21，所述金属薄膜21上具有多个按键1～6；

承载所述绝缘介质触摸面板20；

侦测板，所述侦测板上具有多个与按键位置对应的电极A～F，所述侦测板与所述绝缘介质触摸面板20间绝缘隔离；所述多个按键及对应电极间的区域构成平板电容；

各电极在充电后各自产生源电场且其表面形成电荷累积区域，各电极的电荷累积区域中累积达到平衡量的电荷。

需要说明的是，所述金属薄膜21上的按键为6个仅为举例，并不应对其实现方式加以限制。所述按键的个数及功能的分配都可以依据实际所需实现的触摸功能而相应设置。在其他的实施例中，所述金属薄膜21上的按键可以为8个、20个或者更多。

通过上述触摸键结构的说明可以看到，当要对具有所述触摸键结构的触摸屏进行操作时，操作者的手指对电荷累积区域中电荷量的影响并非是直接触摸带电荷的电极来实现的，而是接触了金属薄膜21。

导致上述情况出现的原理在于，当各电极在充电后各自产生了源电场，所述源电场为静电场，且在各电极表面形成电荷累积区域。当操作者的手指接触到金属薄膜21时，会使得所述电场分布产生变化，引发电荷累积区域中电荷的转移，从而电荷累积区域中电荷量发生了变化。

由此可以看出，一旦某个电极的电荷累积区域中发生了剧烈的电荷量变化，一般就可以认为所述电极对应的按键发生了触摸操作。从而，基于此情况就可通过对电荷累积区域进行电荷补充的方式来获得所述电荷量变化的情况，并确定电荷量变化最大的情况为按键识别。

如图7所示，本实施例提供的按键识别的信号处理方法，包括：

S200，在触摸按键前，对所述各按键的电荷变化量与电荷变化时间进行试测，存储各按键试测过程中电荷变化量和电荷变化时间的关系；将试测电荷变化量与试测电荷变化时间的关系为线性的所述按键存储为线性按键，将试测电荷变化量与试测电荷变化时间的关系为非线性的所述按键存储为非线性按键；

S210，当触摸键结构面临触摸或临近触摸时，对触摸键结构中各按键对应的电荷累积区域进行电荷补充，直至各按键对应的电荷累积区域中的电荷量达到平衡，每次电荷补充包括若干次相同电荷量的充电，记录每次电荷补充的充电次数，将每次电荷补充时的充电次数与每次充电的电荷量相乘作为该次电荷补充的电荷累积量；

S220，对所述电荷累积量进行后置滤波，将首次电荷累积量作为首次电荷补充对应的电荷变化量，将后续各次电荷补充对应的电荷累积量与前次电荷补充对应的电荷累积量进行加权相加，将相加结果作为当次电荷补充对应的电荷变化量；将各次电荷补充对应的电荷变化量取平均值作为触摸按键时的电荷变化量；

S230，对所述触摸按键时的电荷变化量进行放大处理，放大后的电荷变化量作为各按键电荷累积区域实际的电荷变化量；

S240，将各按键电荷累积区域实际的电荷变化量最大的电荷累积区域对应的按键识别为被触摸按键。

本实施例方法与实施例1中所述信号处理方法的唯一区别在于最后一个步骤，本实施例无需计算实际的电荷变化量与电荷平衡量的比值，而是直接将所述实际的电荷变化量最大的电荷累积区域对应的按键识别为被触摸按键。其余步骤的具体实现方式，可参考实施例1，在此不再赘述。

相应的，如图8所示，本实施例提供的按键识别的信号处理系统，包括：

存储单元22，在获得各按键试测电荷变化量与试测电荷变化时间的关系后，存储各按键的放大类型信息，包括：将试测电荷变化量与试测电荷变化时间的关系为线性的所述按键存储为线性按键，将试测电荷变化量与试测电荷变化时间的关系为非线性的所述按键存储为非线性按键。

电荷补充单元23，当触摸键结构面临触摸或临近触摸时，对触摸键结构中各按键对应的电荷累积区域进行电荷补充，直至各按键对应的电荷累积区域中的电荷量达到平衡，每次电荷补充包括若干次相同电荷量的充电；

信号输入单元24，记录每次电荷补充的充电次数，将每次电荷补充时的充电次数与每次充电的电荷量相乘作为该次电荷补充的电荷累积量；

后置滤波单元25，将首次电荷累积量作为首次电荷补充对应的电荷变化量，将后续各次电荷补充对应的电荷累积量与前次电荷补充对应的电荷累积量进行加权相加，将相加结果作为当次电荷补充对应的电荷变化量；将各次电荷补充对应的电荷变化量取平均值作为触摸按键时的电荷变化量；

信号放大单元26，对所述触摸按键时的电荷变化量进行放大处理，放大后的电荷变化量作为各按键电荷累积区域实际的电荷变化量。

比较判断单元27，将各按键电荷累积区域实际的电荷变化量最大的电荷累积区域对应的按键识别为被触摸按键。

本实施例系统与实施例1所述信号处理系统的唯一区别在于没有比值计算单元，而是仅仅通过比较判断单元27将各按键电荷累积区域实际的电荷变化量最大的电荷累积区域对应的按键识别为被触摸按键。本实施例系统中其余每个单元的具体实现方式与实施例1相同，在此不再赘述。

上述两个实施例都是记录对各按键的充电次数，进而得到电荷变化量，而不是直接记录每次电荷的变化量，从而提高了后续处理的速率，大大缩短了按键识别的时间，本发明按键识别所需的时间为1ms的级别，处理单次按键的能力比现有技术快100倍，因此有更多的时间计算干扰，且对电荷变化量进行了后置滤波和放大处理，最终提高了按键识别的准确率。

以上公开了本发明的多个方面和实施方式，本领域的技术人员会明白本发明的其它方面和实施方式。本发明中公开的多个方面和实施方式只是用于举例说明，并非是对本发明的限定，本发明的真正保护范围和精神应当以权利要求书为准。

Claims (15)

1.一种按键识别的信号处理方法，其特征在于，包括：

当触摸键结构面临触摸或临近触摸时，对触摸键结构中各按键对应的电荷累积区域进行电荷补充，直至各按键对应的电荷累积区域中的电荷量达到平衡，每次电荷补充包括若干次相同电荷量的充电，记录每次电荷补充的充电次数，将每次电荷补充时的充电次数与每次充电的电荷量相乘作为该次电荷补充的电荷累积量；

对所述电荷累积量进行后置滤波，将首次电荷累积量作为首次电荷补充对应的电荷变化量，将后续各次电荷补充对应的电荷累积量与前次电荷补充对应的电荷累积量进行加权相加，将相加结果作为当次电荷补充对应的电荷变化量；将各次电荷补充对应的电荷变化量取平均值作为触摸按键时的电荷变化量；

对所述触摸按键时的电荷变化量进行放大处理，放大后的电荷变化量作为各按键电荷累积区域实际的电荷变化量。

2.根据权利要求1所述的按键识别的信号处理方法，其特征是，将所述实际的电荷变化量最大的电荷累积区域对应的按键识别为被触摸按键，其中，所述触摸键结构包括：

金属薄膜，所述金属薄膜上具有多个按键；

承载所述金属薄膜的绝缘介质触摸面板；

侦测板，所述侦测板上具有多个与按键位置对应的电极，所述侦测板与所述绝缘介质触摸面板间绝缘隔离；所述多个按键及对应电极间的区域构成平板电容；

各电极在充电后各自产生源电场且其表面形成电荷累积区域，各电极的电荷累积区域中累积达到平衡量的电荷。

3.根据权利要求1所述的按键识别的信号处理方法，其特征是，将所述实际的电荷变化量最大且实际的电荷变化量与电荷平衡量的比值最大的电荷累积区域对应的按键识别为被触摸按键，其中，所述触摸键结构包括：

绝缘介质触摸面板，所述面板上具有多个按键；

侦测板，所述侦测板上具有多个与按键对应的电极，所述侦测板与所述绝缘介质触摸面板间绝缘隔离；

各电极在充电后各自产生源电场且其表面形成电荷累积区域，所述源电场穿透各对应按键的部分绝缘介质触摸面板，形成从各按键表面向外扩散的极化电场，各电极的电荷累积区域中累积达到平衡量的电荷。

4.根据权利要求1所述的按键识别的信号处理方法，其特征是，所述对触摸键结构中各按键对应的电荷累积区域进行电荷补充包括：采用标准单位电容的放电对所述电荷累积区域进行充电，即通过所述标准单位电容的放电向所述电荷累积区域释放电荷；所述电荷累积量为所述标准单位电容向所述电荷累积区域释放电荷的累积量。

5.根据权利要求4所述的按键识别的信号处理方法，其特征是，所述标准单位电容为模数转换器的采样保持电路中的保持电容，所述标准单位电容的放电包括：通过采样脉冲对标准单位电容的放电进行控制。

6.根据权利要求1所述的按键识别的信号处理方法，其特征是，所述加权相加采用下述公式：

C＝C₁×N1+C₂×N2，

其中，C为当次电荷补充对应的电荷变化量，C₁为前次电荷补充对应的电荷累积量，N1为对应前次电荷补充的第一权重，C₂为当次电荷补充对应的电荷累积量，N2为对应当次电荷补充的第二权重，N1+N2＝1。

7.根据权利要求6所述的按键识别的信号处理方法，其特征是，所述第一权重小于所述第二权重。

8.根据权利要求7所述的按键识别的信号处理方法，其特征是，所述第一权重为

所述第二权重为

9.根据权利要求1所述的按键识别的信号处理方法，其特征是，还包括：在触摸按键前，对所述各按键的电荷变化量与电荷变化时间进行试测，存储各按键试测过程中电荷变化量和电荷变化时间的关系；将试测电荷变化量与试测电荷变化时间的关系为线性的所述按键存储为线性按键，将试测电荷变化量与试测电荷变化时间的关系为非线性的所述按键存储为非线性按键。

10.根据权利要求9所述的按键识别的信号处理方法，其特征是，所述进行放大处理包括：对所述线性按键的所述触摸按键时的电荷变化量进行线性放大，且线性放大系数为试测电荷变化时间与试测电荷变化量的比值；对所述非线性按键的所述触摸按键的电荷变化量进行积分放大，所述积分放大为试测电荷变化时间对试测电荷变化量的积分。

11.一种按键识别的信号处理系统，其特征在于，包括：

电荷补充单元，当触摸键结构面临触摸或临近触摸时，对触摸键结构中各按键对应的电荷累积区域进行电荷补充，直至各按键对应的电荷累积区域中的电荷量达到平衡，每次电荷补充包括若干次相同电荷量的充电；

信号输入单元，记录每次电荷补充的充电次数，将每次电荷补充时的充电次数与每次充电的电荷量相乘作为该次电荷补充的电荷累积量；

后置滤波单元，将首次电荷累积量作为首次电荷补充对应的电荷变化量，将后续各次电荷补充对应的电荷累积量与前次电荷补充对应的电荷累积量进行加权相加，将相加结果作为当次电荷补充对应的电荷变化量；将各次电荷补充对应的电荷变化量取平均值作为触摸按键时的电荷变化量；

信号放大单元，对所述触摸按键时的电荷变化量进行放大处理，放大后的电荷变化量作为各按键电荷累积区域实际的电荷变化量。

12.根据权利要求11所述的按键识别的信号处理系统，其特征是，还包括：

比较判断单元，比较所述信号放大单元得到的实际的电荷变化量，将各按键对应的电荷累积区域中实际的电荷变化量最大的电荷累积区域对应的按键判断为被触摸按键；

其中，所述触摸键结构包括：

金属薄膜，所述金属薄膜上具有多个按键；

承载所述金属薄膜的绝缘介质触摸面板；

侦测板，所述侦测板上具有多个与按键位置对应的电极，所述侦测板与所述绝缘介质触摸面板间绝缘隔离；所述多个按键及对应电极间的区域构成平板电容；

各电极在充电后各自产生源电场且其表面形成电荷累积区域，各电极的电荷累积区域中累积达到平衡量的电荷。

13.根据权利要求11所述的按键识别的信号处理系统，其特征是，还包括：

比值计算单元，计算各按键对应的电荷累积区域中实际的电荷变化量与电荷平衡量的比值；

比较判断单元，将所述实际的电荷变化量最大且实际的电荷变化量与电荷平衡量的比值最大的电荷累积区域对应的按键识别为被触摸按键；

其中，所述触摸键结构包括：

绝缘介质触摸面板，所述面板上具有多个按键；

侦测板，所述侦测板上具有多个与按键对应的电极，所述侦测板与所述绝缘介质触摸面板间绝缘隔离；

各电极在充电后各自产生源电场且其表面形成电荷累积区域，所述源电场穿透各对应按键的部分绝缘介质触摸面板，形成从各按键表面向外扩散的极化电场，各电极的电荷累积区域中累积达到平衡量的电荷。

14.根据权利要求11所述的按键识别的信号处理系统，其特征是，还包括：

存储单元，在获得各按键试测电荷变化量与试测电荷变化时间的关系后，存储各按键的放大类型信息，包括：将试测电荷变化量与试测电荷变化时间的关系为线性的所述按键存储为线性按键，将试测电荷变化量与试测电荷变化时间的关系为非线性的所述按键存储为非线性按键。

15.根据权利要求14所述的按键识别的信号处理系统，其特征是，所述信号放大单元与所述存储单元相连，所述信号放大单元包括：

线性放大单元，对所述线性按键的所述触摸按键时的电荷变化量进行线性放大，且线性放大系数为试测电荷变化时间与试测电荷变化量的比值；

积分放大单元，对所述非线性按键的所述触摸按键的电荷变化量进行积分放大，所述积分放大为试测电荷变化时间对试测电荷变化量的积分。

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