CN103309522A

CN103309522A - 一种基于自电容技术的真实两点检测算法

Info

Publication number: CN103309522A
Application number: CN2012100599220A
Authority: CN
Inventors: 刘华; 贾朝辉
Original assignee: SHANGHAI HAILICHUANG MICROELECTRONIC CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI HAILICHUANG MICROELECTRONIC CO Ltd
Priority date: 2012-03-07
Filing date: 2012-03-07
Publication date: 2013-09-18

Abstract

本发明的创新之处是通过修改相邻电容感应器上扫描检测的波形使自电容检测技术也可以分辨出真实的两点位置。本算法首先建立特征电容差值矩阵，记录每一个感应器与其相邻感应器之间的无触摸差值信息。当正常扫描检测到两组X和Y轴的感应器数据后，如(Xa，Xb)，(Yn，Ym)，算法将强制Yn与Xa感应器输出同样的扫描波形，并对Xa进行电容扫描检测，记录下Xa的新扫描电容检测结果Can并计算与之前扫描结果之间的差值。如果有触摸在Yn，将会使得Yn感应器与Xa感应器之间的耦合电容降低，故其新的差值会小于特征差值矩阵中的结果，如果无触摸在Yn，则其差值与差值矩阵接近，从而得到真实两点的坐标。

Description

一种基于自电容技术的真实两点检测算法

技术领域

本发明涉及一种基于自电容技术的真实两点检测算法。该方法可以用于电容式触摸屏，鼠标触摸板等。

背景技术

传统基于自电容技术的检测算法由于鬼点的问题无法支持真实两点的检测，而绝大部分手势操作都是基于两点检测，这使得基于自电容的技术的芯片在触摸屏，触摸板上的应用受到局限性。在传统的基于自电容的检测算法中，如果有两点触摸电容屏或触摸板，算法将会找到两组X和Y轴的数据，其分别为(Xa，Xb)，(Yn，Ym)，这两组数据可以组合成四个坐标位置，只有两个位置是真实的触摸点，另外两个位置是所谓的鬼点。本发明的创新之处是能在此基础上通过修改相邻电容感应器上扫描检测的波形使之可以分辨出真实的两点位置。其算法原理是基于两个物理现象：一、电容两端电压同向变化时其等价电容为零，二、两电极平面的磁力线分散减少将会使得其耦合电容减少。新算法会首先建立特征电容差值矩阵记录下没一个感应器与其相邻感应器之间的无触摸差值信息，当检测到两组X和Y轴的数据后，如(Xa，Xb)，(Yn，Ym)，算法将强制Yn与Xa输出同样的扫描波形，但是Yn仅仅输出扫描电压波形并不进行实际电容扫描检测，而Xa则进行正常电容扫描检测，记录下Xa的新扫描电容检测结果Can并计算出其与之前Xa的扫描结果之间差值。如果有触摸在Yn，那么由于触摸端为等价地，故Yn感应器与Xa感应器之间的磁力线会分散一部分到触摸端并使得Yn与Xa的耦合电容降低，故其新的差值将会小于特征差值矩阵中的结果，如果没有触摸点在Yn，那么其差值则会与特征差值矩阵接近。这就可以排除鬼点，从而得到真实两点的坐标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于自电容技术的真实两点检测算法，可广泛用于触摸控制的手势识别等应用中。为达到以上目的，本发明所采用的解决方案是：

将多个自电容感应器按照图2所示组合成X轴Y轴电容感应器检测矩阵，这也是传统的电容感应矩阵。在进行触摸检测前先要建立无触摸时电容特征差值矩阵C[1:7][1:9]，建立方法如下：

依次将Y1，Y2..Y7与X1的输出扫描信号连接在一起并确保此时无触摸，得到X1的7个扫描电容结果R1[1:7]，将Y1，Y2..Y7同时连接到VSS并再次扫描X1得到结果R1[0]， C[1][1]＝R1[0]-R1[1]，C[1][2]＝R1[0]-R1[2]，..C[1][7]＝R1[0]-R1[7]，重复直至所有X轴感应器扫描完并建立好电容特征差值矩阵C[1:7][1:9]

在进行触摸检测时，将正在被检测的电容感应器以外的所有电容感应器都用开关连接到VSS上，这时被检测的电容感应器与其他电容感应器之间的耦合电容就等价于对地电容。如图5上部所示，其大小为：

Ct＝Cp+Cy1+Cy2+Cy3+Cy4+Cy5+Cy6+Cy7 (公式1)

其中，被测电容感应器自身对地电容为Cp，与其它感应器之间的耦合电容分别为C1，C2..Cn，由于其他电容感应器都接到VSS，所以C1，C2..Cn都等价于对地电容。依次操作直至完成所有电容感应器的扫描检测。

如果有触摸在电容感应器矩阵上，必然会影响一个或多个相邻电容感应器的电容值(为简单描述起见，假设触摸面积较小，一个触摸只影响了一个X轴和一个Y轴感应器)，又由于触摸点一端为地，故其与电容感应器之间的耦合电容也可等价为对地电容。如图5下部所示，其对应的新电容检测结果为：

Ct1＝Cp+Cy1+Cy2+yC3+Cy4+Cy5+Cy6+Cy7+Cf (公式2)

其中Cf是该电容感应器与触摸点的耦合电容。由此可见，触摸将会提高电容检测结果。

如果只有一个触摸点，那么依据电容感应器矩阵的X轴和Y轴检测结果就可以轻易的找到触摸点的位置，如图3所示，扫描检测结果发现X7，Y5两个感应器有触摸，故其触摸点就是(X7，Y5)。但是如果有两个触摸点，如图4所示的两个触摸点，我们将会得到X2，X7，Y3，Y5四个感应器有触摸，其组合出来的坐标点将会有两个是假的坐标，俗称鬼点。

由以上扫描结果已知X2有触摸，但是不知是在(X2，Y3)处还是在(X2，Y5)处，如图5下部所示，如果触摸点是在(X2，Y5)处，而且Y5端不为地，那么Y5端发出的部分磁力线将会停留到触摸端，其产生的电容大小为Cnf，并使得Y5与X2的耦合电容Cy5下降为Cy5’。对于Y2的分析也是一样。

如果触摸是在Y5处，那么X2的之前检测电容大小应该为：

Ct2＝Cp+Cy1+Cy2+Cy3+Cy4+Cy5’+Cy6+Cy7+Cf (公式3)

将Y5，与X2的输出扫描信号连接在一起，重新扫描检测X2的电容值由于电容两端电压同向变化时其等价电容为零，那么X2的新检测电容大小应该为：

Ct2’＝Cp+Cy1+Cy2+Cy3+Cy4+0+Cy6+Cy7+Cf (公式4)

由无触摸差值矩阵可得其无触摸的差值为Cy5，

故由公式3，公式4可以得知

Ct2-Ct2’＝Cy5’ (公式5)

故如果Ct2-Ct2’＜Cy5，那么说明触摸点在(X2，Y5)，否则就在(X2，Y3)

采用了上述方案，本发明可以实现在自电容检测的基础上判断出真实两点的坐标，这使得自电容的检测算法也能应用在两指手势的识别，极大的拓宽了自电容检测算法的应用范围。

附图说明

图1检测算法的流程图

图2自电容感应器检测矩阵

图3自电容感应器检测矩阵对一个触摸点检测

图4自电容感应器检测矩阵对两个触摸点检测中的鬼点问题

图5自电容感应器检测矩阵的等效电路图。

Claims

1.一种基于自电容技术的真实两点检测算法，其算法原理是基于两个物理现象：一、电容两端电压同向变化时其等价电容为零，二、两电极平面的磁力线分散减少将会使得其耦合电容减少。新算法会首先建立特征电容差值矩阵记录下没一个感应器与其相邻感应器之间的无触摸差值信息，当检测到两组X和Y轴的数据后，如(Xa，Xb)，(Yn，Ym)，算法将强制Yn与Xa输出同样的扫描波形，但是Yn仅仅输出扫描电压波形并不进行实际电容扫描检测，而Xa则进行正常电容扫描检测，记录下Xa的新扫描电容检测结果Can并计算出其与之前Xa的扫描结果之间差值。如果有触摸在Yn，那么由于触摸端为等价地，故Yn感应器与Xa感应器之间的磁力线会分散一部分到触摸端并使得Yn与Xa的耦合电容降低，故其新的差值将会小于特征差值矩阵中的结果，如果没有触摸点在Yn，那么其差值则会与特征差值矩阵接近。这就可以排除鬼点，从而得到真实两点的坐标。

2.根据权利要求1所述的方法，其算法步骤的特征在于：

1)建立无触摸的电容特征差值矩阵C[1:x][1:y]，这一矩阵用于判断新扫描的差值是有触摸点还是无触摸点。

2)使用传统的自电容扫描方法得到电容扫描结果R[1:N]。

3)如果有两个触摸点同时发生，那么电容扫描结果将会发现四个电容感应器被触摸，例如(Xa，Xb)，(Yn，Ym)四个电容感应器。

4)强制Yn与Xa输出同样的扫描波形，但是Yn仅仅输出扫描电压波形并不进行实际电容扫描检测，而Xa则进行正常电容扫描检测，记录下Xa的新扫描电容检测结果Can并计算出其与之前Xa的扫描结果之间差值C＝R[a]-Can

5)比较新的差值C与步骤一中C[a][n]的大小，如果C小，则Xa与Yn的交叉点上有触摸，反之则无。

3.根据权利要求1所述的算法步骤，其特征在于：

1)无触摸电容特征差值矩阵，其建立方法为依次将Y轴电容感应器Y1，Y2..Yn与X1的输出扫描信号连接在一起并确保此时无触摸，得到X1的n个扫描电容结果R1[1:n]，将Y轴电容感应器Y1，Y2..Yn同时连接到VSS并再次扫描X1得到结果R1[0]，则X1的特征电容差值矩阵为：C[1][1]＝R1[0]-R1[1]，C[1][2]＝R1[0]-R1[2]，..C[1][n]＝R1[0]-R1[n]，重复直至所有X轴感应器扫描完并建立好电容特征差值矩阵C[1:n][1:m]

2)扫描计算新差值并与无触摸电容特征差值矩阵的结果进行比较用以判断(X，Y)上有无触摸点。