CN103023476A - 一种电容感应式触摸按键的响应方法和控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电容感应式触摸按键的响应方法和控制系统，其首先根据上电初的电容值进行按键有水与无水的分组，通过设定不同分组的各阀值参数，和根据按键的实时电容值进行动作判断和响应。本发明的目的是通过对按键进行有水与无水分组，实际考虑到了多种外部因素对按键电容值的影响，即在上电时进行电容值采样，作为判断的基准并随时更新有关参数，可有效的防止昆虫等生物爬过或者是水滴、受潮等情况下造成的误判，其适用环境多样，外部环境影响的是按键的实时电容初值，人为触摸动作表现为在这个按键实时电容初值的基础上叠加人为触摸的电容影响值，只要通过硬件记录电容初值，在有触发时就能很好的判断出触摸动作。

Description

一种电容感应式触摸按键的响应方法和控制系统

[技术领域]

本发明属于电子技术领域，特别涉及一种电容感应式触摸按键的响应方法和控制系统。

[背景技术]

电容式触摸感应按键的基本原理就是一个不断地充电和放电的张弛振荡器。如果未触摸按键，张弛振荡器有一个固定的充电放电周期，频率是可以测量的；如果我们用手指或者触摸笔接触按钮，就会增加电容器的介电常数，充电放电周期就变长，频率就会相应减少，在单片机中将检测这一频率或周期的变化，就可以侦测触摸动作。

所以每个通道的电容值可以间接转换为单片机内部的计数器的电信号，以下该信号的数值统称为电容值。

目前，普通的电容感应式触摸按键的响应方法中，在检测到的电容值超过预先设定的阀值，则认为按键被按下，输出相应的按键值，这种方法容易出现误判，例如，在昆虫等生物爬过或者是水滴、受潮等情况下，触摸按键的电容值会出现明显变化，很容易被判定为按键按下，造成输出相应的按键值的误动作。

综上所述，现有技术中普通的电容感应式触摸按键的响应方法容易误判。

[发明内容]

本发明克服了上述技术的不足，提供了一种电容感应式触摸按键的响应方法和控制系统，其首先根据上电初的电容值进行按键有水与无水的分组，通过设定不同分组的各阀值参数，和根据按键的实时电容值进行动作判断和响应。

为实现上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种电容感应式触摸按键的响应方法，其特征在于：设初始的实时基线值B=上电时检测到的按键电容值C1，设实时基线值B的更新为把该按键的当前电容值C1赋给该按键的实时基线值B，设容差值CW=当前电容值C1-实时基线值B，还包括以下步骤：

步聚1、将各按键容差值CW与预设分组阀值、分组前预设正负噪音阀值进行比较，当容差值CW＞分组阀值时，则该按键作有水按键分组；当分组阀值≥容差值CW＞分组前预设正噪音阀值时，则该按键保持原来分组状态；当分组前预设正噪音阀值≥容差值CW＞分组前预设负噪音阀值时，则该按键作无水按键分组；当容差值CW≤分组前预设负噪音阀值时，则该按键作无水按键的分组并对该按键进行实时基线值B的更新；

步聚2、实时检测各按键电容值C1，根据当前各按键的实时基线值B，重新计算各按键的容差值CW；

步聚3、将各按键容差值C1分别与其所在组的预设按键阀值、分组后预设正负噪音值进行比较，当容差值CW＞所在组的预设按键阀值时，若按键所在组为无水按键分组，则标注该按键为按下状态，若为有水按键分组，则选出容差值CW最大的按键并标注该按键为按下状态，其余容差值CW大于有水按键分组的预设按键阀值的按键则进行实时基线值B的更新；当预设按键阀值≥容差值CW＞分组后预设正噪音值时，则标注该按键为保持状态；当分组后预设正噪音值≥容差值CW＞分组后预设负噪音值之间时，则标注该按键为释放状态并对其进行实时基线值B的更新；当容差值CW≤分组后预设负噪音值时，则标注该按键为释放状态并对其进行实时基线值B的更新；

如上所述，检测按键电容值C1为根据情况对该按键进行用于消除系统抖动干扰的多次电容值采样后求平均。

一种电容感应式触摸按键的响应系统，包括有：

检测单元，用于检测按键的电容值；

运算单元，用于计算容差值和对实时基线值进行更新；

第一判断单元，用于根据容差值进行按键分组；

第二判断单元，用于根据容差值进行分组后按键的动作判断；

控制单元，控制检测单元、运算单元、第一判断单元、第二判断单元的工作；

响应输出单元，受控制单元控制输出响应结果。

本发明的有益效果是：

1、对按键进行有水与无水分组，实际考虑到了多种外部因素对按键电容值的影响，即在上电时进行电容值采样，作为判断的基准并随时更新有关参数，可有效的防止昆虫等生物爬过或者是水滴、受潮等情况下造成的误判。

2、适用环境多样，外部环境影响的是按键的实时电容初值，人为触摸动作表现为在这个按键实时电容初值的基础上叠加人为触摸的电容影响值，只要通过硬件记录电容初值，在有触发时就能很好的判断出触摸动作。

3、本发明的响应输出包括手动触摸的按下、保持、释放三个基本动作，符合触摸规律。

4、本发明根据情况对按键通道进行若干次采样，可以防止抖动干扰引起的误判。

[附图说明]

图1是本发明的流程图。

图2是本发明的结构示意图。

图3是本发明实施方式具体流程图。

[具体实施方式]

下面结合附图与本发明的实施方式作进一步详细的描述：

如图1所示为本发明的流程图。

101：设初始的实时基线值B=上电时检测到的按键电容值C 1，设实时基线值B的更新为把该按键的当前电容值C 1赋给该按键的实时基线值B，设容差值CW=当前电容值C1-实时基线值B；

102：将各按键容差值CW与预设分组阀值、分组前预设正负噪音阀值进行比较，当容差值CW＞分组阀值时，则该按键作有水按键分组；当分组阀值≥容差值CW＞分组前预设正噪音阀值时，则该按键保持原来分组状态；当分组前预设正噪音阀值≥容差值CW＞分组前预设负噪音阀值时，则该按键作无水按键分组；当容差值CW≤分组前预设负噪音阀值时，则该按键作无水按键的分组并对该按键进行实时基线值B的更新；

103：检测各按键电容值C1，根据当前各按键的实时基线值B，重新计算各按键的容差值CW；

104：将各按键容差值C1分别与其所在组的预设按键阀值、分组后预设正负噪音值进行比较，当容差值CW＞所在组的预设按键阀值时，若按键所在组为无水按键分组，则标注该按键为按下状态，若为有水按键分组，则选出容差值CW最大的按键并标注该按键为按下状态，其余容差值CW大于有水按键分组的预设按键阀值的按键则进行实时基线值B的更新；当预设按键阀值≥容差值CW＞分组后预设正噪音值时，则标注该按键为保持状态；当分组后预设正噪音值≥容差值CW＞分组后预设负噪音值之间时，则标注该按键为释放状态并对其进行实时基线值B的更新；当容差值CW≤分组后预设负噪音值时，则标注该按键为释放状态并对其进行实时基线值B的更新；

一种电容感应式触摸按键的响应系统，其特征在于包括有：

检测单元，用于检测按键的电容值；

运算单元，用于计算容差值和对实时基线值进行更新；

第一判断单元，用于根据容差值进行按键分组；

第二判断单元，用于根据容差值进行分组后按键的动作判断；

控制单元，控制检测单元、运算单元、第一判断单元、第二判断单元的工作；

响应输出单元，受控制单元控制输出响应结果。

如图3所示，以下对本发明具体流程进行详细说明，其不作为对本发明保护范围的限定：

设置按键分组阀值WTH0[i]与按键分组噪音阀值0:NTH0[i]，其通过实验测量得出，都为常数，

第一步：上电初始化后连续测量M次各个通道的的电容值C1[i]，其中i为第i通道，各个通道的电容初值：

然后赋值给实时基线值B，即

第二步：再分别采样各个通道的电容值C1[i]：采样完所有通道为一个周期。

第三步：采样完一个周期后，计算各个通道当前的电容值C1[i]与上电初值基线值B[i]的容差值CW[i]，有CW[i]=C1[i]-B[i]；

第四步：根据容差值CW[i]进行有水和无水按键的分组处理，规则如下：

规则1：当有两个或以上通道的容差值CW[i]大于按键分组阀值WTH0[i]，并有N1次或以上次连续出现时，就把这些通道标注为有水的按键通道；

规则2：当按键分组阀值WTH0[i]≥容差值CW[i]＞正噪音阀值0：NTH0[i]时，保持之前的分组状态，以去抖动干扰；

如上所述的保持之前的分组状态，设开始上电时分组状态为无水分组，在以后几次的采样和更新判断后，其分组状态基本反应了该按键是否有水，而且每个按键都存在于一个分组中。

规则3：当正噪音阀值0：NTH0[i]≥容差值CW[i]＞负噪音阀值0：-NTH0[i]，并有N2次或以上次连续出现时，就把这些通道标注为无水的按键通道；

规则4：当容差值CW[i]≤负噪音阀值0：-NTH0[i]，并有N3次或以上次连续出现时，需要把该通道的实时基线值进行更新，即B[i]=C1[i]，并把该通道标注为无水的按键通道；

第五步：按键分组完成后，计算各个通道当前的电容值C1[i]与实时基线值B[i]的容差值CW[i]＝C1[i]-B[i]；

如上所述，上述次数N1、N2、N3都为两次以上，都是为了去抖动干扰。

第六步：进行无水按键的处理，规则如下：

设置无水时的按键阀值NWTH1[i]与无水噪音阀值1:NTH1[i]，其通过实验测量得出，都为常数；

规则1，当容差值CW[i]＞无水时的阀值NWTH1[i]时，并有M1次或以上次连续出现时，该通道标注为有按键按下的状态。

如上所述，符合手动触摸时按键按下的动作。

规则2，当无水时的阀值NWTH1[i]≥容差值CW[i]＞正噪音阀值1：NTH1[i]时，保持之前的状态，以便于消除抖动干扰。

规则3，当正噪音阀值1：NTH1[i]≥容差值CW[i]＞负噪音阀值1：-NTH1[i]时，并有M2次或以上次连续出现时。需要把该通道的实时基线值B[i]的值进行基线更新，即B[i]=C1[i]，该通道标注为按键释放的状态，该按键的实时基线值B[i]根据情况进行慢速的更新。

规则4：当容差值CW[i]＜负噪音阀值1：-NTH1[i]，并有M3次或以上次连续出现时，需要把该通道的实时基线值B[i]的值进行基线更新，即B[i]=C1[i]，该通道标注为按键释放的状态，该按键的实时基线值B[i]根据情况进行快速的更新。

如上所述，上述次数M1、M2、M3都为两次以上，都是为了去抖动干扰。

第七步：进行有水按键的处理，规则如下：

设置有水时的按键阀值WTH2[i]与有水时噪音阀值2:NTH2[i]，其通过实验测量得出，都为常数。

规则1：记录当容差值CW[i]＞有水时的阀值WTH2[i]的所有通道，并从这些通道中选出容差值CW[i]最大的通道，当有K1次或以上次连续出现时，容差值CW[i]最大的通道标注为有按键按下的状态，而其他的容差值CW[i]大于有水时的阀值WTH1[i]的通道的实时基线值B[i]都需要进行基线更新，即B1[i]=C1[i]；相应的通道也标注为按键释放的状态。如上所述，通过取大值而屏蔽其他按键的方法，可以避免由于有水时带来的按键串扰现象。

规则2：当有水时的阀值WTH2[i]≥容差值CW[i]＞正噪音阀值2：NTH2[i]时，保持之前的状态，以便于消除抖动干扰。

规则3：当容差值1Differ1[i]小于等于正噪音阀值2：NTH2[i]并大于负噪音阀值2：-NTH2[i]，并有K2次或以上次连续出现时，需要把该通道的实时基线值B[i]的值进行基线更新，即B[i]=C1[i]，该通道标注为按键释放的状态，该按键的实时基线值B[i]进行慢速的更新。

规则4：当容差值CW[i]≤负噪音阀值2：-NTH2[i]，并有K3次或以上次连续出现时，需要把该通道的实时基线值B[i]的值进行基线更新，即B[i]＝C1[i]，该通道标注为按键释放的状态，该按键的实时基线值B[i]根据情况进行快速的更新。

如上所述，其中M2>M3，K2>K3,NWTH1[i]>WTH1[i],NTH1[i]>NTH2[i]，以便于做出更精准的判断。

如上所述，本发明保护的是考虑多种外部因素对按键电容值的影响，实行对按键进行有水与无水分组，即在上电时进行电容值采样，作为判断的基准并随时更新有关参数，可有效的防止昆虫等生物爬过或者是水滴、受潮等情况下造成的误判，并模拟手动触摸的按下、保持、释放三个基本动作进行按键阀值的判断，进行电容感应式触摸按键的精确响应。一切与本发明方案相同或是本发明具体实施方式的类同变换都应示为落入本案的保护范围。

Claims (3)

1.一种电容感应式触摸按键的响应方法，其特征在于：设初始的实时基线值B=上电时检测到的按键电容值C1，设实时基线值B的更新为把该按键的当前电容值C1赋给该按键的实时基线值B，设容差值CW=当前电容值C1-实时基线值B，还包括以下步骤：

步聚1、将各按键容差值CW与预设分组阀值、分组前预设正负噪音阀值进行比较，当容差值CW＞分组阀值时，则该按键作有水按键分组；当分组阀值≥容差值CW＞分组前预设正噪音阀值时，则该按键保持原来分组状态；当分组前预设正噪音阀值≥容差值CW＞分组前预设负噪音阀值时，则该按键作无水按键分组；当容差值CW≤分组前预设负噪音阀值时，则该按键作无水按键的分组并对该按键进行实时基线值B的更新；

步聚2、实时检测各按键电容值C1，根据当前各按键的实时基线值B，重新计算各按键的容差值CW；

步聚3、将各按键容差值C1分别与其所在组的预设按键阀值、分组后预设正负噪音值进行比较，当容差值CW＞所在组的预设按键阀值时，若按键所在组为无水按键分组，则标注该按键为按下状态，若为有水按键分组，则选出容差值CW最大的按键并标注该按键为按下状态，其余容差值CW大于有水按键分组的预设按键阀值的按键则进行实时基线值B的更新；当预设按键阀值≥容差值CW＞分组后预设正噪音值时，则标注该按键为保持状态；当分组后预设正噪音值≥容差值CW＞分组后预设负噪音值之间时，则标注该按键为释放状态并对其进行实时基线值B的更新；当容差值CW≤分组后预设负噪音值时，则标注该按键为释放状态并对其进行实时基线值B的更新；

2.根据权利要求1所述的一种电容感应式触摸按键的响应方法，其特征在于检测按键电容值C1为根据情况对该按键进行用于消除系统抖动干扰的多次电容值采样后求平均。

3.一种电容感应式触摸按键的响应系统，其特征在于包括有：

检测单元，用于检测按键的电容值；

运算单元，用于计算容差值和对实时基线值进行更新；

第一判断单元，用于根据容差值进行按键分组；

第二判断单元，用于根据容差值进行分组后按键的动作判断；

控制单元，控制检测单元、运算单元、第一判断单元、第二判断单元的工作；

响应输出单元，受控制单元控制输出响应结果。

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