CN102006045B - 电容式触摸按键的判断方法 - Google Patents

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Abstract

一种触摸传感技术领域的电容式触摸按键的判断方法，包括：当触摸按键时，确定按键上电荷量的变化趋势；对各按键对应的电荷累积区域进行电荷调整，直至各按键对应的电荷累积区域中电荷量保持不变；计算各电荷累积区域在触摸所述按键时的电荷变化量，以及各电荷累积区域的电荷变化量与电荷平衡量的比值；当按键上电荷量的所述变化趋势为减少且所述按键对应的电荷累积区域的电荷变化量与电荷平衡量的比值大于或等于第一阈值且小于第三阈值，或者是当按键上电荷量的所述变换趋势为增加且所述按键对应的电荷累积区域的电荷变化量与电荷平衡量的比值大于或等于第二阈值且小于第三阈值，所述按键为被触摸按键。本发明对电容式触摸按键的判断更准确。

Description

电容式触摸按键的判断方法
技术领域
本发明涉及的是一种触摸传感技术领域的方法，特别涉及的是一种电容式触摸按键的判断方法。
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。
按使用电源的不同，现有技术触摸按键包括主副线圈共地式触摸按键和主副线圈不共地式触摸按键。主副线圈共地式触摸按键是当人手指触摸按键时，如图1所示，人体作为一个大电容CF与大地相连，按键的传感电容CP也与大地相连，因此CF和CP并联；主副线圈不共地式触摸按键是当人手指触摸按键时，如图2所示，人体作为一个大电容CF与大地相连，按键的传感电容CP与直流地(非大地)相连，此时，CF和CP不是并联关系。
现有技术通常采用对地电容变化进行按键判断，但是在无地的情况，可能造成漏电流，而此时若按传统方式进行触摸识别，就可能获得错误的识别结果，从而导致按键判断不准确。
因此，对于目前的电容式触摸按键应用，需要一种能够更准确进行按键判断的方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：如何提高电容式触摸按键判断的准确度。
为解决上述问题，本发明提供一种电容式触摸按键的判断方法，包括：
当触摸按键时，确定各按键对应的电荷累积区域中电荷量的变化趋势，所述变化趋势包括：增加和减少；
对各按键对应的电荷累积区域进行电荷调整，直至各按键对应的电荷累积区域中电荷量保持不变；
以各按键对应的电荷累积区域中的电荷调整量计算各电荷累积区域在触摸按键时的电荷变化量，以及计算各电荷累积区域的电荷变化量与电荷平衡量的比值，所述电荷平衡量是触摸按键前所述电荷累积区域中的电荷量；
当按键对应的电荷累积区域中电荷量的所述变化趋势为减少，在所述按键对应的电荷累积区域的电荷变化量与电荷平衡量的比值大于或者等于第一阈值且小于第三阈值时，所述按键为被触摸按键；
当按键对应的点和累积区域中电荷量的所述变换趋势为增加，在所述按键对应的电荷累积区域的电荷变化量与电荷平衡量的比值大于或者等于第二阈值且小于第三阈值时，所述按键为被触摸按键；
所述各按键的外围设置绝缘介质层，并在所述绝缘介质层的外围设置金属层，相邻按键间设置有金属屏蔽环，且各按键分别与标准单位电容相连。
可选地，所述确定各按键对应的电荷累积区域中电荷量的变化趋势包括：在触摸按键时，当人与按键的等效电容变小时，所述按键对应的电荷累积区域中电荷量的变化趋势为减少；当人与按键的等效电容变大时，所述按键对应的电荷累积区域中电荷量的变化趋势为增加。
可选地，所述对各按键对应的电荷累积区域进行电荷调整包括：采用所述标准单位电容的放电对所述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电荷量保持不变。
可选地，所述对各按键对应的电荷累积区域进行电荷调整包括：每隔固定时间对各按键对应的电荷累积区域进行电荷调整，且每次电荷调整都使得各按键对应的电荷累积区域中的电荷量保持不变。
可选地，所述固定时间为5μs。
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，通过采样脉冲对所述标准单位电容的放电进行控制。
可选地，所述采样脉冲的频率变化范围为80～120kHz。
可选地，所述采样脉冲采用同一频率。
可选地，所述采样脉冲采用不同频率。
可选地，所述采样脉冲采用不同频率包括：自首次电荷调整后，后续各次电荷调整时的采样脉冲频率大于前一次电荷调整时的采样脉冲频率。
可选地，所述采样脉冲采用不同频率包括：设置采样脉冲频率的变化范围，自首次电荷调整后，后续各次电荷调整时的采样脉冲频率大于前一次电荷调整时的采样脉冲频率，且在某次电荷调整时的采样脉冲频率达到采样脉冲频率的高限值后，后续各次电荷调整时的采样脉冲频率小于前一次电荷调整时的采样脉冲频率。
可选地，当所述电荷累积区域中电荷量的变化趋势为减少时，所述电荷累积区域中的电荷调整量是所述标准单位电容对所述电荷累积区域的电荷补充量；当所述电荷累积区域中电荷量的变化趋势为增加时，所述电荷累积区域中电荷调整量为所述电荷累积区域中电荷量保持不变时的电荷量与电荷平衡量的差值。
可选地，以各按键对应的电荷累积区域中的电荷调整量计算各电荷累积区域在触摸按键时的电荷变化量包括：将首次电荷调整对应的电荷调整量作为首次电荷调整对应的电荷变化量；将后续各次电荷调整对应的电荷调整量与前次电荷调整对应的电荷调整量进行加权相加，将相加结果作为当次电荷调整对应的电荷变化量；将各次电荷调整对应的变化量取平均值作为触摸按键时的电荷变化量。
可选地，所述加权相加采用下述公式：
C＝C1×N1+C2×N2，
其中：C为当次电荷调整对应的电荷变化量，C1为前次电荷调整对应的电荷调整量，N1为对应前次电荷调整的第一权重，C2为当次电荷调整对应的电荷调整量，N2为对应当次电荷调整的第二权重，第一权重与第二权重的和为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
Figure BDA0000030825870000041
所述第二权重为
Figure BDA0000030825870000042
可选地，所述第一阈值小于第二阈值。
可选地，所述第一阈值为1％，所述第二阈值为5％。
可选地，所述第三阈值为10％。
与现有技术相比，本发明的优点是：采用标准单位电容的充电使按键对应的电荷累积区域中的电荷变化量保持不变，进而电荷变化量，避免了现有技术在无地时仍采用对地电容变化进行按键判断的缺陷，且分别设置了第一阈值和第二阈值两个判断标准，从而使得对电容式触摸按键的判断更准确；第三阈值的设置进一步排除了外界的干扰。
附图说明
图1是现有技术触摸主副线圈共地式触摸按键时的电容关系示意图；
图2是现有技术触摸主副线圈不共地式触摸按键时的电容关系示意图；
图3是本发明电容式触摸按键的结构示意图；
图4是实施例1的判断流程示意图；
图5是实施例1中通过模数转换器的采样保持电路中的保持电容对电荷累积区域进行电荷补充的简易示意图；
图6是实施例1中计算电荷变化量的实例流程图；
图7是实施例2的判断流程示意图；
图8是实施例2中通过模数转换器的采样保持电路中的保持电容对电荷累积区域进行电荷补充的简易示意图；
图9是实施例2中计算电荷变化量的实例流程图。
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，现有技术通常采用对地电容变化进行按键判断，但是在无地的情况，可能造成漏电流，判断不准确。
因此，在对电容式触摸按键进行判断时，为防止上述缺陷的产生，本发明提供的电容式触摸按键的判断方法包括：
当触摸按键时，确定各按键对应的电荷累积区域中电荷量的变化趋势，所述变化趋势包括：增加和减少；
对各按键对应的电荷累积区域进行电荷调整，直至各按键对应的电荷累积区域中电荷量保持不变；
以各按键对应的电荷累积区域中的电荷调整量计算各电荷累积区域在触摸按键时的电荷变化量，以及计算各电荷累积区域的电荷变化量与电荷平衡量的比值，所述电荷平衡量是触摸按键前所述电荷累积区域中的电荷量；
当按键对应的电荷累积区域中电荷量的所述变化趋势为减少，在所述按键对应的电荷累积区域的电荷变化量与电荷平衡量的比值大于或者等于第一阈值且小于第三阈值时，所述按键为被触摸按键；
当按键对应的点和累积区域中电荷量的所述变换趋势为增加，在所述按键对应的电荷累积区域的电荷变化量与电荷平衡量的比值大于或者等于第二阈值且小于第三阈值时，所述按键为被触摸按键；
所述各按键的外围设置绝缘介质层，并在所述绝缘介质层的外围设置金属层，相邻按键间设置有金属屏蔽环，且各按键分别与标准单位电容相连。
本发明采用标准单位电容的充电使按键对应的电荷累积区域中的电荷变化量保持不变，进而电荷变化量，避免了现有技术在无地时仍采用对地电容变化进行按键判断的缺陷，且分别设置了第一阈值和第二阈值两个判断标准，从而使得对电容式触摸按键的判断更准确；第三阈值的设置进一步排除了外界的干扰。
实施例1
本实施例中所述按键是主副线圈共地式电容触摸铜箔按键，如图3所示，所述各按键的外围设置绝缘介质层，并在所述绝缘介质层的外围设置金属层，相邻按键间设置有金属屏蔽环(图3中未示出)，且各按键分别与标准单位电容相连。所述金属层的作用是加大按键对应的电荷累积区域的电荷累积量，提高判断的灵敏度。
在进行所述按键判断之前，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判断过程。
本实施例具体的按键判断方法包括以下步骤：
S100，当触摸按键时，确定各按键对应的电荷累积区域中电荷量的变化趋势，所述变化趋势包括：增加和减少；
S110，对各按键对应的电荷累积区域进行电荷调整，直至各按键对应的电荷累积区域中电荷量保持不变；
S120，以各按键对应的电荷累积区域中的电荷调整量计算各电荷累积区域在触摸按键时的电荷变化量，以及计算各电荷累积区域的电荷变化量与电荷平衡量的比值，所述电荷平衡量是触摸按键前所述电荷累积区域中的电荷量；
S130，当按键对应的电荷累积区域中电荷量的所述变化趋势为减少，在所述按键对应的电荷累积区域的电荷变化量与电荷平衡量的比值大于或者等于第一阈值且小于第三阈值时，所述按键为被触摸按键；当按键对应的点和累积区域中电荷量的所述变换趋势为增加，在所述按键对应的电荷累积区域的电荷变化量与电荷平衡量的比值大于或者等于第二阈值且小于第三阈值时，所述按键为被触摸按键。
图4所示是本实施例按键的判断流程示意图，下面进行详细描述。
首先执行步骤S100，当触摸按键时，确定各按键对应的电荷累积区域中电荷量的变化趋势，所述变化趋势包括：增加和减少。
本实施例的按键为主副线圈共地式电容触摸按键，即采用的AC-DC(交流-直流)电源中主副线圈共地，当人手指触摸按键时，人体电容接地，按键的传感电容也接地，相当于按键的传感电容和人体电容并联，由于人体电容远大于按键的传感电容，因此按键对应的电荷累积区域中电荷将顺着人体电容泄放到大地，从而导致所述电荷累积区域中电荷量变少。因此，本实施例中按键对应的电荷累积区域中电荷量的所述变化趋势为减少，即：触摸主副线圈共地式电容触摸按键时，所述按键对应的电荷累积区域中电荷量的变化趋势是减少。
上面结论是在得知本实施例中AC-DC电源主副线圈共地的情况下分析得出的结论，但是在实际的按键判断中，需要首先判断按键的类型，因此所述判断各按键对应的电荷累积区域中电容量的变化趋势包括：在触摸按键时，当人与按键的等效电容变小时，所述按键对应的电荷累积区域中电荷量的变化趋势为减少；当人与按键的等效电容变大时，所述按键对应的电荷累积区域中电荷量的变化趋势为增加。本实施例在触摸按键时，所述人与按键的等效电容变小，从而所述按键对应的电荷累积区域中电容量的变化趋势为减少。
接着执行步骤S110，对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电荷量达到平衡。
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：采用所述标准单位电容的放电对所述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电荷量保持不变。本实施例中所述电荷量保持不变是指所述电荷累积区域中电荷量达到电荷平衡量。所述电荷平衡量是触摸按键前所述电荷累积区域中的电荷量。
在具体实施例中，为了在一次触摸动作完成期间更精确地计量所述电荷补充量，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补充量均进行记录。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，通过采样脉冲对标准单位电容的放电进行控制。
参照图5所示，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Chold，所述模拟电子开关S在频率为fs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Chold充电；而当模拟电子开关S断开时，保持电容Chold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Chold上，当模拟电子开关S断开时，保持电容Chold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Chold的电荷释放而累积电荷。因此，通过控制采样脉冲的频率fs，就可对保持电容Chold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电荷平衡量。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Chold的电容量为0.5pF。
在精确得知电荷补充量的基础上，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电荷平衡量。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触摸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。
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，并且在电荷补充的过程中将电荷累积区域的电荷量与对应电荷平衡量进行实时比较来确定。
然后执行步骤S120，以各按键对应的电荷累积区域中的电荷调整量计算各电荷累积区域在触摸按键时的电荷变化量，以及计算各电荷累积区域的电荷变化量与电荷平衡量的比值，所述电荷平衡量是触摸按键前所述电荷累积区域中的电荷量。
为了获得对触摸动作完成期间，各按键对应的铜箔的电荷累积区域中的电荷变化量进行精确计算，还需要对通过多次电荷补充所获得的多个电荷补充量进行综合处理以获得电荷变化量。
参照图6所示，所述综合处理包括：
步骤s121，将首次电荷补充对应的电荷补充量作为首次电荷补充对应的电荷变化量；
步骤s122，将后续各次电荷补充对应的电荷补充量与前次电荷补充对应的电荷补充量进行加权相加，将相加结果作为当次电荷补充对应的电荷变化量；
步骤s123，将各次电荷补充对应的变化量取平均值作为触摸按键时的电荷变化量。
其中，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变化量，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变化量，N2为对应当次电荷补充的第二权重，第一权重与第二权重的和为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
Figure BDA0000030825870000111
所述第二权重具体为
Figure BDA0000030825870000112
在本发明的其他实施例中，所述第一权重还可以是
Figure BDA0000030825870000113
或
Figure BDA0000030825870000114
等，相应地第二权重为
Figure BDA0000030825870000115
或
Figure BDA0000030825870000116
等。
在获得各按键对应的铜箔的电荷累积区域中的电荷变化量后，就可将各电荷变化量与对应的电荷平衡量相比以获得比值。
最后执行步骤S130，当所述按键对应的电荷累积区域的电荷变化量与电荷平衡量的比值大于或者等于第一阈值且小于第三阈值时，所述按键为被触摸按键。
本实施例中所述第一阈值具体为1％，第三阈值具体为10％，之所以第一阈值的取值比较小是因为按键所处的实际环境中，除了人的手指触摸按键对按键的电荷累积区域吸收电荷的情形，其余的干扰造成对按键的电荷累积区域吸收电荷的情况比较少，因此只要对按键的电荷累积区域吸收了1％的电荷，就认为发生了触摸。
实施例2
本实施例中所述按键是主副线圈不共地式电容触摸铜箔按键，如图3所示，所述各按键的外围设置绝缘介质层，并在所述绝缘介质层的外围设置金属层，相邻按键间设置有金属屏蔽环(图3中未示出)，且各按键分别与标准单位电容相连。
在进行所述按键判断之前，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判断过程。
本实施例具体的按键判断方法包括以下步骤：
S200，当触摸按键时，确定各按键对应的电荷累积区域中电荷量的变化趋势，所述变化趋势包括：增加和减少；
S210，对各按键对应的电荷累积区域进行电荷调整，直至各按键对应的电荷累积区域中电荷量保持不变；
S220，以各按键对应的电荷累积区域中的电荷调整量计算各电荷累积区域在触摸按键时的电荷变化量，以及计算各电荷累积区域的电荷变化量与电荷平衡量的比值，所述电荷平衡量是触摸按键前所述电荷累积区域中的电荷量；
S230，当按键对应的电荷累积区域中电荷量的所述变化趋势为减少，在所述按键对应的电荷累积区域的电荷变化量与电荷平衡量的比值大于或者等于第一阈值且小于第三阈值时，所述按键为被触摸按键；当按键对应的点和累积区域中电荷量的所述变换趋势为增加，在所述按键对应的电荷累积区域的电荷变化量与电荷平衡量的比值大于或者等于第二阈值且小于第三阈值时，所述按键为被触摸按键。
图7所示是本实施例按键的判断流程示意图，下面进行详细描述。
首先执行步骤S200，当触摸按键时，确定各按键对应的电荷累积区域中电荷量的变化趋势，所述变化趋势包括：增加和减少。
本实施例的电容式触摸按键为主副线圈不共地式电容触摸按键，即采用的AC-DC电源中主副线圈不共地，当人手指触摸按键时，人体电容接地，按键的传感电容不接地，按键的传感电容和人体电容没有发生并联，人体电容的一端和按键的传感电容的一端连接在一起，而人体电容的另一端和按键的传感电容的另一端并没有连接在一起，此时由于人体电容远大于按键的传感电容，因此按键的累积电荷区域非但没有损失电荷，反而从人体自身的静电中获取电荷，从而导致按键的电荷增加。因此，本实施例中按键对应的电荷累积区域中电荷量的所述变化趋势为增加，即：触摸主副线圈不共地式电容触摸按键时，所述按键对应的电荷累积区域中电荷量的变化趋势是增加。
上面结论是在得知本实施例中AC-DC电源主副线圈不共地的情况下分析得出的结论，但是在实际的按键判断中，需要首先判断按键的类型，因此所述判断各按键对应的电荷累积区域中电容量的变化趋势包括：在触摸按键时，当人与按键的等效电容变小时，所述按键对应的电荷累积区域中电荷量的变化趋势为减少；当人与按键的等效电容变大时，所述按键对应的电荷累积区域中电荷量的变化趋势为增加。本实施例在触摸按键时，所述人与按键的等效电容变大，从而所述按键对应的电荷累积区域中电容量的变化趋势为增加。
接着执行步骤S210，对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电荷量保持不变。
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增加，但是所述电荷累积区域所能存储电荷的总量是有限的，因此对各按键对应的电荷累积区域进行电荷补充，具体包括：采用所述标准单位电容的放电对所述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电荷量保持不变。本实施例中所述电荷量保持不变是指所述电荷累积区域中电荷量达到最大值，所述电荷量达到最大值其实是一种动态平衡，即当电荷量达到最大值后，虽然采样保持电容还会向电荷累积区域充电，但由于电荷累积区域已达最大值，此时再补充多少电荷，并会有同样多的电荷从电荷累积区域流向采样保持电容，故实现动态平衡。
检测所述电荷量保持不变时电荷累积区域中电荷量，用该电荷量减去电荷平衡量就是对所述电荷累积区域的电荷补充量。
在具体实施例中，为了在一次触摸动作完成期间更精确地计量所述电荷补充量，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补充量均进行记录。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，通过采样脉冲对标准单位电容的放电进行控制。
参照图8所示，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Chold，所述模拟电子开关S在频率为fs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Chold充电；而当模拟电子开关S断开时，保持电容Chold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Chold上，当模拟电子开关S接通时，保持电容Chold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Chold的电荷释放而补充电荷。因此，通过控制采样脉冲的频率fs，就可对保持电容Chold进行相当快速地放电，从而不断对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最大值。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Chold的电容量为0.5pF。
在精度得知电荷补充量的基础上，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最大值。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触摸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。
然后执行步骤S220，以各按键对应的电荷累积区域中的电荷调整量计算各电荷累积区域在触摸按键时的电荷变化量，以及计算各电荷累积区域的电荷变化量与电荷平衡量的比值，所述电荷平衡量是触摸按键前所述电荷累积区域中的电荷量。
为了获得对触摸动作完成期间，各按键对应的铜箔的电荷累积区域中的电荷变化量进行精确计算，还需要对通过多次电荷补充所获得的多个电荷补充量进行综合处理以获得电荷变化量。
参照图9所示，所述综合处理包括：
步骤s221，将首次电荷补充对应的电荷补充量作为首次电荷补充对应的电荷变化量；
步骤s222，将后续各次电荷补充对应的电荷补充量与前次电荷补充对应的电荷补充量进行加权相加，将相加结果作为当次电荷补充对应的电荷变化量；
步骤s223，将各次电荷补充对应的变化量取平均值作为触摸按键时的电荷变化量。
其中，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补充量，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补充量，N2为对应当次电荷补充的第二权重，第一权重与第二权重的和为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
Figure BDA0000030825870000161
所述第二权重具体为
Figure BDA0000030825870000162
在本发明的其他实施例中，所述第一权重还可以是
Figure BDA0000030825870000163
或
Figure BDA0000030825870000164
等，相应地第二权重为
Figure BDA0000030825870000165
或
Figure BDA0000030825870000166
等。
在获得各按键对应的铜箔的电荷累积区域中的电荷变化量后，就可将各电荷变化量与对应的电荷平衡量相比以获得比值。
最后执行步骤S230，当所述按键对应的电荷累积区域的电荷变化量与电荷平衡量的比值大于或者等于第二阈值且小于第三阈值时，所述按键为被触摸按键。
本实施例中所述第二阈值具体为5％，第三阈值具体为10％，之所以第二阈值的取值远大于实施例1中的第一阈值是因为按键所处的实际环境中，除了人的手指触摸按键对按键的电荷累积区域补充电荷的情形，很多干扰(如在按键周围放一个手机等)都会造成对按键的电荷累积区域补充电荷，因此只有对按键的电荷累积区域补充了足够多的电荷时，才认为发生了触摸。
本发明采用标准单位电容的充电使按键对应的电荷累积区域中的电荷变化量保持不变，进而电荷变化量，避免了现有技术在无地时仍采用对地电容变化进行按键判断的缺陷，且分别设置了第一阈值(如：1％)和第二阈值(如：5％)两个判断标准，从而使得对电容式触摸按键的判断更准确；第三阈值(如：10％)的设置进一步排除了外界的干扰。
进一步地，在计算电荷变化量的过程中，考虑了信号间的关联，保证了电荷变化量的真实性。
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 (18)

1.一种电容式触摸按键的判断方法，其特征在于，包括：
当触摸按键时，确定各按键对应的电荷累积区域中电荷量的变化趋势，所述变化趋势包括：增加和减少；
对各按键对应的电荷累积区域进行电荷调整，直至各按键对应的电荷累积区域中电荷量保持不变；
以各按键对应的电荷累积区域中的电荷调整量计算各电荷累积区域在触摸按键时的电荷变化量，以及计算各电荷累积区域的电荷变化量与电荷平衡量的比值，所述电荷平衡量是触摸按键前所述电荷累积区域中的电荷量；
当按键对应的电荷累积区域中电荷量的所述变化趋势为减少，在所述按键对应的电荷累积区域的电荷变化量与电荷平衡量的比值大于或者等于第一阈值且小于第三阈值时，所述按键为被触摸按键；
当按键对应的电荷累积区域中电荷量的所述变化趋势为增加，在所述按键对应的电荷累积区域的电荷变化量与电荷平衡量的比值大于或者等于第二阈值且小于第三阈值时，所述按键为被触摸按键；
所述各按键的外围设置绝缘介质层，并在所述绝缘介质层的外围设置金属层，相邻按键间设置有金属屏蔽环，且各按键分别与标准单位电容相连；
所述确定各按键对应的电荷累积区域中电荷量的变化趋势包括：在触摸按键时，当人与按键的等效电容变小时，所述按键对应的电荷累积区域中电荷量的变化趋势为减少；当人与按键的等效电容变大时，所述按键对应的电荷累积区域中电荷量的变化趋势为增加。
2.根据权利要求1所述的电容式触摸按键的判断方法，其特征是，所述对各按键对应的电荷累积区域进行电荷调整包括：采用所述标准单位电容的放电对所述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电荷量保持不变。
3.根据权利要求1或2所述的电容式触摸按键的判断方法，其特征是，所述对各按键对应的电荷累积区域进行电荷调整包括：每隔固定时间对各按键对应的电荷累积区域进行电荷调整，且每次电荷调整都使得各按键对应的电荷累积区域中的电荷量保持不变。
4.根据权利要求3所述的电容式触摸按键的判断方法，其特征是，所述固定时间为5μs。
5.根据权利要求1或2所述的电容式触摸按键的判断方法，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，通过采样脉冲对所述标准单位电容的放电进行控制。
6.根据权利要求5所述的电容式触摸按键的判断方法，其特征是，所述采样脉冲的频率变化范围为80～120kHz。
7.根据权利要求6所述的电容式触摸按键的判断方法，其特征是，所述采样脉冲采用同一频率。
8.根据权利要求6所述的电容式触摸按键的判断方法，其特征是，所述采样脉冲采用不同频率。
9.根据权利要求8所述的电容式触摸按键的判断方法，其特征是，所述采样脉冲采用不同频率包括：自首次电荷调整后，后续各次电荷调整时的采样脉冲频率大于前一次电荷调整时的采样脉冲频率。
10.根据权利要求8所述的电容式触摸按键的判断方法，其特征是，所述采样脉冲采用不同频率包括：设置采样脉冲频率的变化范围，自首次电荷调整后，后续各次电荷调整时的采样脉冲频率大于前一次电荷调整时的采样脉冲频率，且在某次电荷调整时的采样脉冲频率达到采样脉冲频率的高限值后，后续各次电荷调整时的采样脉冲频率小于前一次电荷调整时的采样脉冲频率。
11.根据权利要求1所述的电容式触摸按键的判断方法，其特征是，当所述电荷累积区域中电荷量的变化趋势为减少时，所述电荷累积区域中的电荷调整量是所述标准单位电容对所述电荷累积区域的电荷补充量；当所述电荷累积区域中电荷量的变化趋势为增加时，所述电荷累积区域中电荷调整量为所述电荷累积区域中电荷量保持不变时的电荷量与电荷平衡量的差值。
12.根据权利要求1或11所述的电容式触摸按键的判断方法，其特征是，以各按键对应的电荷累积区域中的电荷调整量计算各电荷累积区域在触摸按键时的电荷变化量包括：将首次电荷调整对应的电荷调整量作为首次电荷调整对应的电荷变化量；将后续各次电荷调整对应的电荷调整量与前次电荷调整对应的电荷调整量进行加权相加，将相加结果作为当次电荷调整对应的电荷变化量；将各次电荷调整对应的变化量取平均值作为触摸按键时的电荷变化量。
13.根据权利要求12所述的电容式触摸按键的判断方法，其特征是，所述加权相加采用下述公式：
C＝C1×N1+C2×N2，
其中：C为当次电荷调整对应的电荷变化量，C1为前次电荷调整对应的电荷调整量，N1为对应前次电荷调整的第一权重，C2为当次电荷调整对应的电荷调整量，N2为对应当次电荷调整的第二权重，第一权重与第二权重的和为1。
14.根据权利要求13所述的电容式触摸按键的判断方法，其特征是，所述第一权重小于所述第二权重。
15.根据权利要求14所述的电容式触摸按键的判断方法，其特征是，所述第一权重为
Figure FDA0000131157140000031
所述第二权重为
Figure FDA0000131157140000032
16.根据权利要求1所述的电容式触摸按键的判断方法，其特征是，所述第一阈值小于第二阈值。
17.根据权利要求16所述的电容式触摸按键的判断方法，其特征是，所述第一阈值为1％，所述第二阈值为5％。
18.根据权利要求1所述的电容式触摸按键的判断方法，其特征是，所述第三阈值为10％。
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