CN102053224B - 按键检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种电子按键技术领域的按键检测方法及装置。方法包括：接收原始外界信号，进行加权相加，得到有效外界信号；跳频检测有效外界信号，屏蔽第一频率至第二频率范围外的有效外界信号；在变频采样获得所述第一频率至第二频率范围内外界信号后，计算按键对应的电荷累积区域的电荷变化量，在电荷变化量与电荷平衡量的比值大于电荷变化比阈值时，将采样到的外界信号识别为有效按键信号；在第一时间窗口中采样到的有效按键信号的次数达到或超过预定次数时，输出控制信号。装置包括：信号接收单元、第一后置滤波单元、跳频检测单元、变频采样单元、电荷计算单元和信号输出单元。本发明提高了信号的真实性和按键检测的准确度。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种电子按键技术领域的方法及装置，特别涉及的是一种按键检测方法及装置。
背景技术
目前，各种类型的按键已广泛应用于电子产品中，其中最常用的为电容式触摸按键。电容触摸按键的主要原理是人体触摸按键后，会改变按键电容上的电荷量，通过检测按键电容上的电荷量的改变或是由电荷量改变引发的电压、电流等电信号的改变，就可以确定是否有按键触摸动作发生。按键检测的成功率直接影响了电子产品的使用，按键检测通常是指检测对按键进行的操作，确定该按键是否被按下。
现有的按键检测方法主要包括下述基本步骤：检测按键，获取按键信号；以固定频率采样所述按键信号，在预定的时间范围内采样到有效按键信号的次数达到或超过预定的次数时，输出控制信号。
上述按键检测过程中，仅考虑离散的信号，没有考虑与系统信号间的关联，因此使得信号真实性很差；如果有外界环境因素干扰，如有手机、其他电器等产生的噪声干扰，则会使按键的误触发率或漏检率升高，由此降低按键检测的精度。
发明内容
本发明解决的问题是：提高信号的真实性，且提高按键检测的准确度。
为解决上述问题，本发明提供了一种按键检测方法，包括：
接收原始外界信号，将首次接收的原始外界信号作为首次有效外界信号，将后续各次接收的原始外界信号与前次接收的原始外界信号进行第一加权相加，将相加结果作为当次接收的有效外界信号；
跳频检测有效外界信号，屏蔽第一频率至第二频率范围外的有效外界信号；所述跳频检测包括仅接收频率与跳频频率相同的有效外界信号，其中，所述跳频频率从第三频率递增至第四频率，再从第四频率递减至第三频率，并重复所述递增和递减过程，所述递增过程中的跳频频率与递减过程中的跳频频率不同，所述第三频率小于所述第一频率，所述第四频率大于所述第二频率；
检测到所述第一频率至第二频率范围内的有效外界信号后，变频采样有效外界信号，在采样获得所述第一频率至第二频率范围内有效外界信号后，计算按键对应的电荷累积区域的电荷变化量，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电荷变化比阈值时，将采样到的有效外界信号识别为有效按键信号；在第一时间窗口中采样到的有效按键信号的次数达到或超过预定次数时，输出控制信号，其中，所述变频采样是指采样频率从第一频率递增至第二频率，再从第二频率递减至第一频率，并重复所述递增和递减过程，且所述采样频率在每个频率驻留预定时间。
可选地，所述第一加权相加采用下述公式：
Xn＝X′n-1×w1+X′n×w2，
其中，X′n是接收的第n次原始外界信号，X′n-1是接收的第n-1次原始外界信号，Xn是接收的第n次有效外界信号，w1是对应X′n-1的第一权重，w2是对应X′n的第二权重，n是大于1的整数，w1+w2＝1。
可选地，所述第二权重大于所述第一权重。
可选地，所述第一权重是
所述第二权重是
可选地，所述跳频频率的递增值或递减值为2个频率单位。
可选地，所述第三频率至第四频率的频率范围包括连续的第一频率范围、第二频率范围和第三频率范围，所述第二频率范围包括所述第一频率至第二频率的频率范围，所述跳频频率在所述第一频率范围、第三频率范围内的每个频率的驻留时间小于所述跳频频率在所述第二频率范围内的每个频率的驻留时间。
可选地，所述第三频率为20KHz，所述第四频率为500KHz，所述第一频率为80KHz，所述第二频率为120KHz。
可选地，所述第三频率至第四频率的频率范围包括连续的第一频率范围、第二频率范围和第三频率范围，所述第一频率范围为20KHz～80KHz，所述第二频率范围为80KHz～300KHz，所述第三频率范围为300～500KHz；所述跳频频率在所述第一频率范围、第三频率范围内的每个频率的驻留时间为0.1ms，所述跳频频率在所述第二频率范围内的每个频率的驻留时间为0.2ms。
可选地，所述采样频率的递增值或递减值为1个频率单位。
可选地，所述计算按键对应的电荷累积区域的电荷变化量包括：对各按键对应的电荷累积区域进行多次电荷补充，直至各按键对应的电荷累积区域中的电荷量达到平衡，得到各按键对应的电荷累积区域中的电荷补充量；将首次采样到有效按键信号时的电荷补充量作为首次采样到有效按键信号时的电荷变化量，将后续各次采样到有效按键信号时的电荷补充量与前次采样到有效按键信号时的电荷变化量进行第二加权相加，将相加结果作为当次采样到有效按键信号时的电荷变化量；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。
可选地，所述第二加权相加采用下述公式：
C＝C1×N1+C2×N2，
其中，C为当次采样到有效按键信号时的电荷变化量，C1为前次采样到有效按键信号时的电荷补充量，N1为对应C1的第三权重，C2为当次采样到有效按键信号时的电荷补充量，N2为对应C2的第四权重，N1+N2＝1。
可选地，所述第三权重小于所述第四权重。
可选地，所述第三权重是所述第四权重是
可选地，所述按键检测方法还包括：对连续N次进行所述跳频检测有效外界信号得到的信号的频率进行平均计算，当在一固定频率上连续N次都存在干扰信号时，根据所述干扰信号的幅度对所述第一频率至第二频率范围和电荷变化比阈值分别进行补偿调整。
可选地，对所述第一频率至第二频率范围的补偿调整包括：同时增加第一频率和第二频率的取值。
可选地，对所述电荷变化比阈值的补偿调整包括：增加电荷变化比阈值。
可选地，所述N包括500。
可选地，还包括：在第一时间窗口中采样到的有效按键信号的次数达到或超过预定次数时，并且，各有效按键信号的频率平均值位于第一频率至第二频率范围之间时，输出控制信号。
可选地，所述第一时间窗口是3ms，所述预定次数为80，所述第一频率为80KHz，所述第二频率为120KHz。
为解决上述问题，本发明还提供了一种按键检测装置，包括：
信号接收单元，接收原始外界信号；
第一后置滤波单元，将首次接收的原始外界信号作为首次有效外界信号，将后续各次接收的原始外界信号与前次接收的原始外界信号进行第一加权相加，将相加结果作为当次接收的有效外界信号；
跳频检测单元，跳频检测有效外界信号，屏蔽第一频率至第二频率范围外的有效外界信号；所述跳频检测包括仅接收频率与跳频频率相同的有效外界信号，其中，所述跳频频率从第三频率递增至第四频率，再从第四频率递减至第三频率，并重复所述递增和递减过程，所述递增过程中的跳频频率与递减过程中的跳频频率不同，所述第三频率小于所述第一频率，所述第四频率大于所述第二频率；
变频采样单元，检测到所述第一频率至第二频率范围内的有效外界信号后，变频采样有效外界信号，其中，所述变频采样是指采样频率从第一频率递增至第二频率，再从第二频率递减至第一频率，并重复所述递增和递减过程，且所述采样频率在每个频率驻留预定时间；
电荷计算单元，在采样获得所述第一频率至第二频率范围内有效外界信号后，计算按键对应的电荷累积区域的电荷变化量，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电荷变化比阈值时，将采样到的有效外界信号识别为有效按键信号；
信号输出单元，在第一时间窗口中采样到的有效按键信号的次数达到或超过预定次数时，输出控制信号。
可选地，所述电荷计算单元包括：
电荷补充单元，对各按键对应的电荷累积区域进行多次电荷补充，直至各按键对应的电荷累积区域中的电荷量达到平衡，得到各按键对应的电荷累积区域中的电荷补充量；
第二后置滤波单元，将首次采样到有效按键信号时的电荷补充量作为首次采样到有效按键信号时的电荷变化量，将后续各次采样到有效按键信号时的电荷补充量与前次采样到有效按键信号时的电荷补充量进行第二加权相加，将相加结果作为当次采样到有效按键信号时的电荷变化量；
平均单元，将各次电荷补充对应的电荷变化量取平均值作为所述按键对应的电荷累积区域的电荷变化量。
可选地，所述按键检测装置还包括：补偿干扰单元，对连续N次进行所述跳频检测外界信号Xn得到的信号的频率进行平均计算，当在一固定频率上连续N次都存在干扰信号时，根据所述干扰信号的幅度对所述第一频率至第二频率范围和电荷变化比阈值分别进行补偿调整；对所述第一频率至第二频率范围的补偿调整包括：同时增加所述第一频率和所述第二频率的取值；对所述电荷变化比阈值的补偿调整包括：增加电荷变化比阈值的取值。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、在跳频检测外界信号前，对信号进行了后置滤波处理，考虑了系统信号之间的关联，从而提高信号的真实性；
2、采用变频采样外界信号，并检测采样到的外界信号是否为有效按键信号，相比于现有的采用固定频率采样信号，在按键检测过程中，变化的采样频率不易被变化的外界信号所跟踪，因而降低了采样信号被外界信号干扰的概率；
3、在接收到的外界信号在预定的频率范围内(第一频率至第二频率)才计算按键对应的电荷累积区域的电荷变化量，并且，接收外界信号采用的是跳频接收，即在一定时间范围内仅接收一种频率的外界信号，与变频采样相结合，进一步降低了采样信号与外界信号的频率重合的概率，按键检测被干扰的可能性大大降低了；
4、在预定的频率范围内(第三频率至第四频率)采用正跳频接收和反跳频接收，并重复进行，其中，正跳频接收的跳频频率与反跳频的跳频频率不同，跳频频率会在每个频率驻留，因此不会漏检，从而提高了检测成功率。
附图说明
图1是本发明实施例的按键检测方法的简易流程示意图；
图2是本发明实施例的按键检测装置的结构示意图。
具体实施方式
现有的按键检测方法中，采用单向跳频接收外界信号而容易造成检测遗漏的问题，采用固定频率采用按键信号而容易使得外界环境的信号容易干扰采用信号，因此容易造成外界信号遗漏、无法检测到有效的按键信号或者是将干扰信号误认为是有效的按键信号。同时，现有技术在对信号进行处理的过程中，仅仅考虑离散的信号，忽视了信号间的关联性，导致信号真实性差。
为解决上述问题，本发明提供了一种抗干扰按键检测方法，包括：
接收原始外界信号，将首次接收的原始外界信号作为首次有效外界信号，将后续各次接收的原始外界信号与前次接收的原始外界信号进行第一加权相加，将相加结果作为当次接收的有效外界信号；
跳频检测有效外界信号，屏蔽第一频率至第二频率范围外的有效外界信号；所述跳频检测包括仅接收频率与跳频频率相同的有效外界信号，其中，所述跳频频率从第三频率递增至第四频率，再从第四频率递减至第三频率，并重复所述递增和递减过程，所述递增过程中的跳频频率与递减过程中的跳频频率不同，所述第三频率小于所述第一频率，所述第四频率大于所述第二频率；
检测到所述第一频率至第二频率范围内的有效外界信号后，变频采样有效外界信号，在采样获得所述第一频率至第二频率范围内有效外界信号后，计算按键对应的电荷累积区域的电荷变化量，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电荷变化比阈值时，将采样到的有效外界信号识别为有效按键信号；在第一时间窗口中采样到的有效按键信号的次数达到或超过预定次数时，输出控制信号，其中，所述变频采样是指采样频率从第一频率递增至第二频率，再从第二频率递减至第一频率，并重复所述递增和递减过程，且所述采样频率在每个频率驻留预定时间。
为解决上述问题，本发明还提供了一种按键检测装置，包括：
信号接收单元，接收原始外界信号；
第一后置滤波单元，将首次接收的原始外界信号作为首次有效外界信号，将后续各次接收的原始外界信号与前次接收的原始外界信号进行第一加权相加，将相加结果作为当次接收的有效外界信号；
跳频检测单元，跳频检测有效外界信号，屏蔽第一频率至第二频率范围外的有效外界信号；所述跳频检测包括仅接收频率与跳频频率相同的有效外界信号，其中，所述跳频频率从第三频率递增至第四频率，再从第四频率递减至第三频率，并重复所述递增和递减过程，所述递增过程中的跳频频率与递减过程中的跳频频率不同，所述第三频率小于所述第一频率，所述第四频率大于所述第二频率；
变频采样单元，检测到所述第一频率至第二频率范围内的有效外界信号后，变频采样有效外界信号，其中，所述变频采样是指采样频率从第一频率递增至第二频率，再从第二频率递减至第一频率，并重复所述递增和递减过程，且所述采样频率在每个频率驻留预定时间；
电荷计算单元，在采样获得所述第一频率至第二频率范围内有效外界信号后，计算按键对应的电荷累积区域的电荷变化量，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电荷变化比阈值时，将采样到的有效外界信号识别为有效按键信号；
信号输出单元，在第一时间窗口中采样到的有效按键信号的次数达到或超过预定次数时，输出控制信号。
本发明采用双向跳频接收外界信号，所述双向跳频接收包括正跳频接收和反跳频接收，正跳频是指从第三频率递增至第四频率，反跳频是指从第四频率递减至第三频率，从而避免外界信号遗检的情况；采用变频采样按键信号，以降低采样信号被外界干扰信号影星的概率；在跳频检测外界信号前，对信号进行了后置滤波处理，考虑了系统信号之间的关联，从而提高信号的真实性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在本实施例中，所述按键为电容式触摸按键，例如空气式按键、接触式按键。通常，按键具有一对地的寄生电容，当手指按下按键时，相当于在寄生电容上并联一对地的手指电容，因此可以通过对电容的电荷量或电容值的检测，确定该按键是否被按下。
作为所述空气式按键的其中一种结构，所述空气式按键包括：
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。
如图1所示，本实施例提供的按键检测方法包括：
S100，接收原始外界信号，将首次接收的原始外界信号作为首次有效外界信号，将后续各次接收的原始外界信号与前次接收的原始外界信号进行第一加权相加，将相加结果作为当次接收的有效外界信号；
S200，跳频检测有效外界信号，屏蔽第一频率至第二频率范围外的有效外界信号；所述跳频检测包括仅接收频率与跳频频率相同的有效外界信号，其中，所述跳频频率从第三频率递增至第四频率，再从第四频率递减至第三频率，并重复所述递增和递减过程，所述递增过程中的跳频频率与递减过程中的跳频频率不同，所述第三频率小于所述第一频率，所述第四频率大于所述第二频率；
S300，检测到所述第一频率至第二频率范围内的有效外界信号后，变频采样有效外界信号，在采样获得所述第一频率至第二频率范围内有效外界信号后，计算按键对应的电荷累积区域的电荷变化量，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电荷变化比阈值时，将采样到的有效外界信号识别为有效按键信号；在第一时间窗口中采样到的有效按键信号的次数达到或超过预定次数时，输出控制信号，其中，所述变频采样是指采样频率从第一频率递增至第二频率，再从第二频率递减至第一频率，并重复所述递增和递减过程，且所述采样频率在每个频率驻留预定时间。
下面进行详细说明。
首先执行步骤S100，接收原始外界信号，将首次接收的原始外界信号作为首次有效外界信号，将后续各次接收的原始外界信号与前次接收的原始外界信号进行第一加权相加，将相加结果作为当次接收的有效外界信号。
所述外界信号包括外部按键操作所产生的信号和外界的环境信号。所述外界信号可以通过天线接收，天线可接收信号的频率范围由天线的特性确定，本实施例中，天线可接收信号的频率范围为20KHz～500KHz的低频信号。
所述第一加权相加采用下述公式：
Xn＝X′n-1×w1+X′n×w2，
其中，X′n是接收的第n次原始外界信号，X′n-1是接收的第n-1次有效外界信号，Xn是接收的第n次有效外界信号，w1是对应X′n-1的第一权重，w2是对应X′n的第二权重，n是大于1的整数，w1+w2＝1，所述第二权重大于所述第一权重。
本实施例中所述第二权重
所述第一权重
即将第n-1次接收到的原始外界信号和第n次接收到的原始外界信号分别设置权重，且第n-1次接收的原始外界信号的权重小，第n次接收到的原始外界信号的权重大，这样保证前后信号间的关联性，使得加权相加后的有效外界信号更真实。
具体来说，就是第一次有效外界信号X1等于第一次原始外界信号X′1，第二次有效外界信号X2等于第一次接收到的原始外界信号X′1的与第二次接收到的原始外界信号X′2的
的和，第三次有效外界信号X3等于第二次接收到的原始外界信号X′2的
与第三次接收到的原始外界信号X′3的
的和，......，以此类推，第n次有效外界信号Xn等于第n-1次接收到的原始外界信号X′n-1的
与第n次接收到的原始外界信号X′n的
的和。
接着执行步骤S200，跳频检测外界信号Xn，屏蔽第一频率至第二频率范围外的外界信号；所述跳频检测包括仅接收频率与跳频频率相同的外界信号Xn，其中，所述跳频频率从第三频率递增至第四频率，再从第四频率递减至第三频率，并重复所述递增和递减过程，所述递增过程中的跳频频率与递减过程中的跳频频率不同，所述第三频率小于所述第一频率，所述第四频率大于所述第二频率。
本实施例中第一频率是80KHz，第二频率为120KHz，第三频率为20KHz、第四频率为500KHz，所述跳频频率的递增值(从第三频率递增至第四频率时，每次频率的增加量)或递减值(从第四频率递减至第三频率时，每次频率的减小量)为2个频率单位(如频率单位为KHz，则2个频率单位即为2KHz)，即为等差递增或等差递减。具体为：所述跳频频率从20KHz递增至500KHz为奇数等差跳频，包括：所述跳频频率从20KHz增至21KHz，然后以每次2KHz递增至499KHz，接着从499KHz增至500KHz；所述跳频频率从500KHz递减至20KHz为偶数等差跳频，包括：所述跳频频率以每次2KHz从500KHz递减至20KHz。
另外，所述第三频率至第四频率的频率范围包括连续的第一频率范围、第二频率范围和第三频率范围，所述第二频率范围包括所述第一频率至第二频率的频率范围，所述跳频频率在所述第一频率范围、第三频率范围内的每个频率的驻留时间小于所述跳频频率在所述第二频率范围内的每个频率的驻留时间。以第三频率为20KHz、第四频率为500KHz、第一频率为80KHz、第二频率为120KHz为例，所述第一频率范围为20KHz～80KHz，所述第二频率范围为80KHz～300KHz，所述第三频率范围为300～500KHz；所述跳频频率在所述第一频率范围、第三频率范围内的每个频率的驻留时间(即跳频频率为该频率的保持保持时间)为0.1ms，所述跳频频率在所述第二频率范围内的每个频率的驻留时间为0.2ms。
然后执行步骤S300，检测到所述第一频率至第二频率范围内的外界信号后，变频采样外界信号，在采样获得所述第一频率至第二频率范围内外界信号后，计算按键对应的电荷累积区域的电荷变化量，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电荷变化比阈值时，将采样到的外界信号识别为有效按键信号；在第一时间窗口中采样到的有效按键信号的次数达到或超过预定次数时，输出控制信号，其中，所述变频采样是指采样频率从第一频率递增至第二频率，再从第二频率递减至第一频率，并重复所述递增和递减过程，且所述采样频率在每个频率驻留预定时间。
本实施例中，采样频率在第一频率80KHz至第二频率120KHz的范围(包括第一频率和第二频率)轮回变化，所述采样频率的递增值(从第一频率递增至第二频率时，每次频率的增加量)或递减值(从第二频率递减至第一频率时，每次频率的减小量)为1个频率单位，即为等差递增或等差递减。具体地，采样频率先从第一频率递增至第二频率，每次增加1个频率单位(即第一频率和第二频率的单位，如单位为千赫兹(KHz)，则每次增加1KHz)，且在每个频率保持预定时间，也就是说每隔预定时间采样频率增加1个频率单位；然后，采样频率再从第二频率递减至第一频率，每次减小1个频率单位，且在每个频率保持预定时间，也就是说每隔预定时间采样频率减小1个频率单位；接着采样频率再从第一频率递增至第二频率，再从第二频率递减至第一频率，如此反复。
本实施例中，所述采样频率递增值或递减值为1KHz。所述预定时间根据所述预定时间范围和预定次数(可以为经验值)而确定，即预定时间可以确定在预定时间范围内采样到大于预定次数的按键信号，以所述第一时间窗口的持续时间为3ms，所述预定次数为80为例，所述预定时间可以为5μs。采样频率从80KHz开始，5μs后增至81KHz，再过5μs增至82KHz，......，采样频率增至120KHz，这个递增过程的时间为200μs；然后，5μs后采样频率从120KHz减至119KHz，再过5μs减至118KHz，......，采样频率减至80KHz，这个递减过程的时间为200μs；一个轮回过程包括一个递增过程和一个递减过程，为400μs，一个轮回可以采样80次，3ms包括7.5个轮回过程，因此可以采样到600次外界信号。
通过变频采样，实现了第一频率至第二频率的正向和反向遍历，保证了每一频点都能检测到，提高了检测精度。另外，由于采样频率是有规律的变频频率，而外界的干扰信号一般是无规律的，因而进一步避免了噪声干扰，提高了检测精度。
在采样获得80KHz至120KHz范围内外界信号后，计算按键对应的电荷累积区域的电荷变化量，具体为：对各按键对应的电荷累积区域进行多次电荷补充，直至各按键对应的电荷累积区域中的电荷量达到平衡，得到各按键对应的电荷累积区域中的电荷补充量；将首次采样到有效按键信号时的电荷补充量作为首次采样到有效按键信号时的电荷变化量，将后续各次采样到有效按键信号时的电荷补充量与前次采样到有效按键信号时的电荷补充量进行第二加权相加，将相加结果作为当次采样到有效按键信号时的电荷变化量；将各次电荷补充对应的电荷变化量取平均值作为所述按键对应的电荷累积区域的电荷变化量。
所述第二加权相加采用下述公式：
C＝C1×N1+C2×N2，
其中，C为当次采样到有效按键信号时的电荷变化量，C1为前次采样到有效按键信号时的电荷补充量，N1为对应C1的第三权重，C2为当次采样到有效按键信号时的电荷补充量，N2为对应C2的第四权重，N1+N2＝1，所述第三权重小于所述第四权重。
本实施例中所述第三权重是
所述第四权重是在本发明的其他实施例中，所述第三权重还可以是或
相应地第四权重是
或
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。
在计算得到的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电荷变化比阈值(本实施例所述电荷变化比阈值为1％)时，将采样到的外界信号识别为有效按键信号；在第一时间窗口(本实施例为3ms)中采样到的有效按键信号的次数达到或超过预定次数(本实施例所述预定次数为80次)时，即认为当前检测到的为真实有效的按键动作，输出控制信号。
进一步地，本实施例在3ms内采样到的有效按键信号的次数达到或超过80次时，并且，各有效按键信号的频率平均值位于80KHz至120KHZ的范围之间时，才输出控制信号。
进一步地，本实施例对连续N(本实施例为500)次进行所述跳频检测外界信号Xn得到的信号的频率进行平均计算，当在一固定频率上连续500次都存在干扰信号时，根据所述干扰信号的信号幅度对所述第一频率至第二频率范围和电荷变化比阈值进行补偿调整，使得调整后的第一频率至第二频率的范围和电荷变化比阈值与之相适应。对所述第一频率至第二频率范围的补偿调整包括：同时增加所述第一频率和所述第二频率的取值；对所述电荷变化比阈值的补偿调整包括：增加电荷变化比阈值的取值。
例如：当将一手机置于按键上时，本实施例中第一频率由80KHz调整为90KHz，第二频率由120KHz调整为130KHz，电荷变化比阈值由1％调整为2％。因此，通过上述调整，实现了对环境的自适应，在所述固定频率的干扰信号消失后，再将所述第一频率由90KHz调整为80KHz，第二频率由130KHz调整为120KHz，电荷变化比阈值由2％调整为1％，即调回初始值，从而实现了对环境的记忆和恢复功能，保证检测的精度。
如图2所示，本实施例提供的按键检测装置，包括：
信号接收单元1，接收原始外界信号；
第一后置滤波单元2，将首次接收的原始外界信号作为首次有效外界信号，将后续各次接收的原始外界信号与前次接收的原始外界信号进行第一加权相加，将相加结果作为当次接收的有效外界信号；
信号接收单元1和第一后置滤波单元2的具体工作过程同实施例所述按键检测方法的步骤S100，在此不再赘述。
跳频检测单元3，跳频检测有效外界信号，屏蔽第一频率至第二频率范围外的有效外界信号；所述跳频检测包括仅接收频率与跳频频率相同的有效外界信号，其中，所述跳频频率从第三频率递增至第四频率，再从第四频率递减至第三频率，并重复所述递增和递减过程，所述递增过程中的跳频频率与递减过程中的跳频频率不同，所述第三频率小于所述第一频率，所述第四频率大于所述第二频率；
跳频检测单元3的具体工作过程同实施例所述按键检测方法的步骤S200，在此不再赘述。
变频采样单元4，检测到所述第一频率至第二频率范围内的有效外界信号后，变频采样有效外界信号，其中，所述变频采样是指采样频率从第一频率递增至第二频率，再从第二频率递减至第一频率，并重复所述递增和递减过程，且所述采样频率在每个频率驻留预定时间；
电荷计算单元5，在采样获得所述第一频率至第二频率范围内有效外界信号后，计算按键对应的电荷累积区域的电荷变化量，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电荷变化比阈值时，将采样到的有效外界信号识别为有效按键信号；
本实施例中电荷计算单元5，包括：
电荷补充单元，对各按键对应的电荷累积区域进行多次电荷补充，直至各按键对应的电荷累积区域中的电荷量达到平衡，得到各按键对应的电荷累积区域中的电荷补充量；
第二后置滤波单元，将首次采样到有效按键信号时的电荷补充量作为首次采样到有效按键信号时的电荷变化量，将后续各次采样到有效按键信号时的电荷补充量与前次采样到有效按键信号时的电荷补充量进行第二加权相加，将相加结果作为当次采样到有效按键信号时的电荷变化量；
平均单元，将各次电荷补充对应的电荷变化量取平均值作为所述按键对应的电荷累积区域的电荷变化量。
信号输出单元6，在第一时间窗口中采样到的有效按键信号的次数达到或超过预定次数时，输出控制信号。
变频采样单元4、电荷计算单元5和信号输出单元6的具体工作过程同实施例所述按键检测方法的步骤S300，在此不再赘述。
进一步地，本实施例按键检测装置还包括：补偿干扰单元，对连续N次进行所述跳频检测外界信号Xn得到的信号的频率进行平均计算，当在一固定频率上连续N次都存在干扰信号时，根据所述干扰信号的幅度对所述第一频率至第二频率范围和电荷变化比阈值分别进行补偿调整；对所述第一频率至第二频率范围的补偿调整包括：同时增加所述第一频率和所述第二频率的取值；对所述电荷变化比阈值的补偿调整包括：增加电荷变化比阈值的取值。
本实施例对连续N(本实施例为500)次进行所述跳频检测外界信号Xn得到的信号的频率进行平均计算，当在一固定频率上连续500次都存在干扰信号时，根据所述干扰信号的信号幅度对所述第一频率至第二频率范围和电荷变化比阈值进行补偿调整，使得调整后的第一频率至第二频率的范围和电荷变化比阈值与之相适应。
综上所述，上述技术方案在跳频检测外界信号前和计算电荷变化量时，均对信号进行了后置滤波处理，考虑了系统信号之间的关联，从而提高信号的真实性；采用变频采样外界信号，并检测采样到的外界信号是否为有效按键信号，相比于现有的采用固定频率采样按键信号，在按键检测过程中，变化的采样频率不易被变化的外界信号所跟踪，因而降低了采样信号被外界信号干扰的概率；在接收到的外界信号在预定的频率范围内(第一频率至第二频率)才触发按键检测，并且，接收外界信号采用的是跳频接收，即在一定时间范围内仅接收一种频率的外界信号，与变频采样相结合，进一步降低了采样信号与外界信号的频率重合的概率，按键检测被干扰的可能性大大降低了；在预定的频率范围内(第三频率至第四频率)采用正跳频接收和反跳频接收，并重复进行，其中，正跳频接收的跳频频率与反跳频的跳频频率不同，跳频频率会在每个频率驻留，因此不会漏检，从而提高了检测成功率。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和装置对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (22)
1.一种按键检测方法，其特征在于，包括：
接收原始外界信号，将首次接收的原始外界信号作为首次有效外界信号，将后续各次接收的原始外界信号与前次接收的原始外界信号进行第一加权相加，将相加结果作为当次接收的有效外界信号；
跳频检测有效外界信号，屏蔽第一频率至第二频率范围外的有效外界信号；所述跳频检测包括仅接收频率与跳频频率相同的有效外界信号，其中，所述跳频频率从第三频率递增至第四频率，再从第四频率递减至第三频率，并重复所述递增和递减过程，所述递增过程中的跳频频率与递减过程中的跳频频率不同，所述第三频率小于所述第一频率，所述第四频率大于所述第二频率；
检测到所述第一频率至第二频率范围内的有效外界信号后，变频采样有效外界信号，在采样获得所述第一频率至第二频率范围内有效外界信号后，计算按键对应的电荷累积区域的电荷变化量，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电荷变化比阈值时，将采样到的有效外界信号识别为有效按键信号；在第一时间窗口中采样到的有效按键信号的次数达到或超过预定次数时，输出控制信号，其中，所述变频采样是指采样频率从第一频率递增至第二频率，再从第二频率递减至第一频率，并重复所述递增和递减过程，且所述采样频率在每个频率驻留预定时间。
2.根据权利要求1所述的按键检测方法，其特征是，所述第一加权相加采用下述公式：
Xn＝X′n-1×w1+X′n×w2，
其中，X′n是接收的第n次原始外界信号，X′n-1是接收的第n-1次原始外界信号，Xn是接收的第n次有效外界信号，w1是对应X′n-1的第一权重，w2是对应X′n的第二权重，n是大于1的整数，w1+w2=1。
3.根据权利要求2所述的按键检测方法，其特征是，所述第二权重大于所述第一权重。
4.根据权利要求3所述的按键检测方法，其特征是，所述第一权重是
所述第二权重是
5.根据权利要求1所述的按键检测方法，其特征是，所述跳频频率的递增值或递减值为2个频率单位。
6.根据权利要求1所述的按键检测方法，其特征是，所述第三频率为20KHz，所述第四频率为500KHz，所述第一频率为80KHz，所述第二频率为120KHz。
7.根据权利要求1或6所述的按键检测方法，其特征是，所述第三频率至第四频率的频率范围包括连续的第一频率范围、第二频率范围和第三频率范围，所述第二频率范围包括所述第一频率至第二频率的频率范围，所述跳频频率在所述第一频率范围、第三频率范围内的每个频率的驻留时间小于所述跳频频率在所述第二频率范围内的每个频率的驻留时间。
8.根据权利要求7所述的按键检测方法，其特征是，所述第一频率范围为20KHz～80KHz，所述第二频率范围为80KHz～120KHz，所述第三频率范围为120KHz～500KHz；所述跳频频率在所述第一频率范围、第三频率范围内的每个频率的驻留时间为0.1ms，所述跳频频率在所述第二频率范围内的每个频率的驻留时间为0.2ms。
9.根据权利要求1所述的按键检测方法，其特征是，所述采样频率的递增值或递减值为1个频率单位。
10.根据权利要求1所述的按键检测方法，其特征是，所述计算按键对应的电荷累积区域的电荷变化量包括：对各按键对应的电荷累积区域进行多次电荷补充，直至各按键对应的电荷累积区域中的电荷量达到平衡，得到各按键对应的电荷累积区域中的电荷补充量；将首次采样到有效按键信号时的电荷补充量作为首次采样到有效按键信号时的电荷变化量，将后续各次采样到有效按键信号时的电荷补充量与前次采样到有效按键信号时的电荷补充量进行第二加权相加，将相加结果作为当次采样到有效按键信号时的电荷变化量；将各次电荷补充对应的电荷变化量取平均值作为所述按键对应的电荷累积区域的电荷变化量。
11.根据权利要求10所述的按键检测方法，其特征是，所述第二加权相加采用下述公式：
C=C1×N1+C2×N2，
其中，C为当次采样到有效按键信号时的电荷变化量，C1为前次采样到有效按键信号时的电荷补充量，N1为对应C1的第三权重，C2为当次采样到有效按键信号时的电荷补充量，N2为对应C2的第四权重，N1+N2=1。
12.根据权利要求11所述的按键检测方法，其特征是，所述第三权重小于所述第四权重。
13.根据权利要求12所述的按键检测方法，其特征是，所述第三权重是
所述第四权重是
14.根据权利要求1所述的按键检测方法，其特征是，还包括：对连续N次进行所述跳频检测有效外界信号得到的信号的频率进行平均计算，当在一固定频率上连续N次都存在干扰信号时，根据所述干扰信号的幅度对所述第一频率至第二频率范围和电荷变化比阈值分别进行补偿调整。
15.根据权利要求14所述的按键检测方法，其特征是，对所述第一频率至第二频率范围的补偿调整包括：同时增加所述第一频率和所述第二频率的取值。
16.根据权利要求14或15所述的按键检测方法，其特征是，对所述电荷变化比阈值的补偿调整包括：增加电荷变化比阈值的取值。
17.根据权利要求14所述的按键检测方法，其特征是，所述N包括500。
18.根据权利要求1所述的按键检测方法，其特征是，在第一时间窗口中采样到的有效按键信号的次数达到或超过预定次数时，并且，各有效按键信号的频率平均值位于第一频率至第二频率范围之间时，输出控制信号。
19.根据权利要求1或18所述的按键检测方法，其特征是，所述第一时间窗口是3ms，所述预定次数为80，所述第一频率为80KHz，所述第二频率为120KHz。
20.一种按键检测装置，其特征在于，包括：
信号接收单元，接收原始外界信号；
第一后置滤波单元，将首次接收的原始外界信号作为首次有效外界信号，将后续各次接收的原始外界信号与前次接收的原始外界信号进行第一加权相加，将相加结果作为当次接收的有效外界信号；
跳频检测单元，跳频检测有效外界信号，屏蔽第一频率至第二频率范围外的有效外界信号；所述跳频检测包括仅接收频率与跳频频率相同的有效外界信号，其中，所述跳频频率从第三频率递增至第四频率，再从第四频率递减至第三频率，并重复所述递增和递减过程，所述递增过程中的跳频频率与递减过程中的跳频频率不同，所述第三频率小于所述第一频率，所述第四频率大于所述第二频率；
变频采样单元，检测到所述第一频率至第二频率范围内的有效外界信号后，变频采样有效外界信号，其中，所述变频采样是指采样频率从第一频率递增至第二频率，再从第二频率递减至第一频率，并重复所述递增和递减过程，且所述采样频率在每个频率驻留预定时间；
电荷计算单元，在采样获得所述第一频率至第二频率范围内有效外界信号后，计算按键对应的电荷累积区域的电荷变化量，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电荷变化比阈值时，将采样到的有效外界信号识别为有效按键信号；
信号输出单元，在第一时间窗口中采样到的有效按键信号的次数达到或超过预定次数时，输出控制信号。
21.根据权利要求20所述的按键检测装置，其特征是，所述电荷计算单元包括：
电荷补充单元，对各按键对应的电荷累积区域进行多次电荷补充，直至各按键对应的电荷累积区域中的电荷量达到平衡，得到各按键对应的电荷累积区域中的电荷补充量；
第二后置滤波单元，将首次采样到有效按键信号时的电荷补充量作为首次采样到有效按键信号时的电荷变化量，将后续各次采样到有效按键信号时的电荷补充量与前次采样到有效按键信号时的电荷补充量进行第二加权相加，将相加结果作为当次采样到有效按键信号时的电荷变化量；
平均单元，将各次电荷补充对应的电荷变化量取平均值作为所述按键对应的电荷累积区域的电荷变化量。
22.根据权利要求20或21所述的按键检测装置，其特征是，还包括：补偿干扰单元，对连续N次进行跳频检测有效外界信号得到的信号的频率进行平均计算，当在一固定频率上连续N次都存在干扰信号时，根据所述干扰信号的幅度对所述第一频率至第二频率范围和电荷变化比阈值分别进行补偿调整；
对所述第一频率至第二频率范围的补偿调整包括：同时增加所述第一频率和所述第二频率的取值；对所述电荷变化比阈值的补偿调整包括：增加电荷变化比阈值的取值。
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