CN105306069A - 一种移动终端的按键检测装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动终端的按键检测装置及其方法，按键检测装置包括按键模块和主控制器；当检测按键模块的按键本体被按下时，主控制器对所述按键模块充电；检测充电完成后获取按键模块当前的电压并停止充电，主控制器获取按键模块当前的电量，根据所述电压、电量、按键模块的基准容值和按键参数计算按下按键本体所用的力；主控制器判断该力所属的力度范围、并执行该范围对应的按键功能；一个按键可根据不同的力来表征不同的按键状态，从而实现不同的按键功能，节省了按键的个数，节约了成本。

Description

一种移动终端的按键检测装置及其方法

技术领域

本发明涉及移动终端技术领域，尤其涉及的是一种移动终端的按键检测装置及其方法。

背景技术

目前已进入智能移动终端时代，虽然移动终端的主要输入部件已被触摸屏所取代，但移动终端的按键仍是必配的部件之一。移动终端中的电源键、音量键均为实体按键。在现有技术中，实体按键有两种状态：按下状态和释放状态；若要通过一个按键来实现三种、四种甚至更多种状态，在现有技术中尚没有方案。若一个实体按键可以实现多种状态，则移动终端中只需安装一个实体按键即可代替三个或四个按键。

因而现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种移动终端的按键检测装置及其方法，以解决现有产一个按键不能实现多种状态的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种移动终端的按键检测装置，其包括按键模块和主控制器；

当检测按键模块的按键本体被按下时，主控制器对所述按键模块充电；检测充电完成后获取按键模块当前的电压并停止充电，主控制器获取按键模块当前的电量，根据所述电压、电量、按键模块的基准容值和按键参数计算按下按键本体所用的力；主控制器判断该力所属的力度范围、并执行该范围对应的按键功能。

所述的移动终端的按键检测装置中，所述按键模块包括：弹簧、第一电容极板、第二电容极板、按键本体和壳体；

所述弹簧的一端固定在壳体内侧的一端，弹簧的另一端连接第一电容极板的一端，第一电容极板沿着壳体一内侧面滑动，第一电容极板的外侧面连接按键本体和主控制器；所述第二电容极板设置在壳体另一内侧面且与第一电容极板相对，第二电容极板的外侧面连接主控制器。

所述的移动终端的按键检测装置中，所述主控制器包括：

充电单元，用于对第一电容极板与第二电容极板构成的电容进行充电；

电压获取单元，用于检测充完电后，获取电容两端的电压并关闭充电单元；

电量获取单元，用于获取电容两端的电量Q；

计算单元，用于根据所述电压、电量、按键模块的基准容值和按键参数计算按下按键本体所用的力；

处理单元，用于判断该力所属的力度范围、并执行该范围对应的按键功能。

所述的移动终端的按键检测装置中，所述电量获取单元包括：电阻、定时器和控制器；

电阻，用于放电时采样流过的电流；

定时器，用于设置定时时间；

控制器，用于每隔定时时间获取一次当前的电量，当前的电量等于所述电流乘以定时时间，将每次获取的电量叠加，直至电压为零为止。

所述的移动终端的按键检测装置中，所述计算单元在按键本体未被按下时，计算第一电容极板与第二电容极板组成的电容的基准容值C0；

公式为：C0=ε×S0/D，S0=w×h0；其中，ε为极板间介电常数，S0为第一电容极板与第二电容极板对齐时的正对面积，D为第一电容极板与第二电容极板之间的距离，w为第一电容极板的宽度，h0为第一电容极板的高度。

所述的移动终端的按键检测装置中，所述计算单元根据所述电压、电量、按键模块的基准容值和按键参数计算按下按键本体所用的力的公式为：

F=k×x；

由ΔC=ε×ΔS/D，ΔS=w×x得出x=(ΔC×D)/(ε×w)，ΔC=C0-C，

C=Q/U，

则F=(k×ΔC×D)/(ε×w)=(k×|C0-C|×D)/(ε×w)；其中，x为弹簧的伸长量；C为按键本体被按下时、第一电容极板与第二电容极板组成的电容的容值；Q为对第一电容极板与第二电容极板充完电后两端的电量，U为充完电后两端的电压。

一种采用所述的移动终端的按键检测装置的按键检测方法，其特征在于，包括：

A、当检测按键模块的按键本体被按下时，主控制器对所述按键模块充电；

B、检测充电完成后获取按键模块当前的电压并停止充电；

C、主控制器获取按键模块当前的电量，根据所述电压、电量、按键模块的基准容值和按键参数计算按下按键本体所用的力；

D、主控制器判断该力所属的力度范围、并执行该范围对应的按键功能。

所述的按键检测方法中，所述步骤A之前，还包括：在按键本体未被按下时，主控制器计算按键模块的基准容值并存储。

相较于现有技术，本发明提供的移动终端的按键检测装置及其方法，当检测按键模块的按键本体被按下时，主控制器对所述按键模块充电；检测充电完成后获取按键模块当前的电压并停止充电，主控制器获取按键模块当前的电量，根据所述电压、电量、按键模块的基准容值和按键参数计算按下按键本体所用的力；主控制器判断该力所属的力度范围、并执行该范围对应的按键功能；一个按键可根据不同的力来表征不同的按键状态，从而实现不同的按键功能，节省了按键的个数，节约了成本。

附图说明

图1是本发明提供的按键检测装置的示意图。

图2是本发明提供的按键检测装置中按键模块的示意图。

图3是本发明提供的按键模块中按键本体被按下时电容极板的位置和所用的力的示意图。

图4是本发明提供的按键模块中按键本体被按下时部分按键参数的示意图。

图5是本发明提供的按键模块中按键本体被按下时电容极板的侧面视图和正面视图。

图6是本发明提供的按键模块中主控制器的示意图。

图7是本发明提供的按键检测装置的按键检测方法流程图。

具体实施方式

本发明提供一种移动终端的按键检测装置及其方法，主要适用于移动终端，也适用于其他具有麦克风拾音结构路径的设备；可实现对麦克风拾音结构路径的基本检测，确保良好的通话音质。为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本发明提供的移动终端的按键检测装置包括按键模块100和主控制器200。当按键模块100的按键本体被按下时，按键模块100的容值随着按下的力的大小对应变化。当主控制器200检测按键本体被按下时，主控制器200对所述按键模块100充电，检测充电完成后获取按键模块100两端当前的电压U并停止充电，主控制器200获取按键模块当前的电量Q，根据电压U和电量Q计算按键模块当前的容值C。再根据按键模块的基准容值、当前的容值和按键参数计算按下按键本体所用的力，公式为力F=k×x=(k×|C0-C|×D)/(ε×w)，C0为基准容值，C为当前的容值，k、D、ε、w为按键参数（按键模块设置完成后，这些按键参数为固定值，将在后续详细阐述）。最后，主控制器判断该力属于哪个力度范围，执行该力度范围对应的按键功能。这样一个按键即可根据不同的力来表征不同的按键状态，从而实现不同的按键功能，节省了按键的个数，节约了成本。

本实施例中，如图2所示，所述按键模块100包括：弹簧110、第一电容极板120、第二电容极板130、按键本体140（即用户按下触摸的物体）和壳体150。所述弹簧110的一端固定在壳体150内侧的一端，弹簧110的另一端连接第一电容极板120的一端，第一电容极板120沿着壳体150一内侧面滑动，第一电容极板120的外侧面连接按键本体140和主控制器200；所述第二电容极板130固定在壳体150另一内侧面且与第一电容极板120相对，第二电容极板130的外侧面连接主控制器200。

请一并参阅图2至图5，当按键本体140未被按下时，弹簧110未被压缩或拉伸，此时第一电容极板120与第二电容极板130的两端齐平，如图2所示。此按键释放状态下可计算出按键模块100的基准容值C0=ε×S0/D，S0=w×h0；其中，ε为极板间介电常数，S0为两个电容极板对齐时的正对面积，D为第一电容极板120与第二电容极板130间的距离，w为第一电容极板120的宽度（第二电容极板130宽度也为w），h0为第一电容极板120的高度（第二电容极板130高度也为h0）。这些参数都是已知的，主控制器200即可计算出基准容值C0并存储，以供后续计算使用。

当用户按下按键本体140时，如图3所示，弹簧110将伸长如x，同时第一电容极板120将对应下移x。此时按键本体140受力平衡，满足F=k×x；F为用户按下按键本体140所用的力，k为常量、表示弹簧110的倔强系数，x表示弹簧110的伸长量，也表示第一电容极板移动的距离。因此，只需求出弹簧110的伸长量就可以知道用户按下按键本体140所用的力F。

请同时参阅图4和图5，图5左边为第一电容极板120与第二电容极板130的一侧面视图，右边为正面视图。此时第一电容极板120与第二电容极板130交错相对，即部分面相对。第一电容极板120与第二电容极板130构成的电容的容值C的公式为：C=ε×S/D，S=w×h；其中，S为第一电容极板120与第二电容极板130间的相对面积，h为第一电容极板120与第二电容极板130间的相对高度。因此，当用户按下按键本体140时，弹簧110被拉伸x，同时第一电容极板120与第二电容极板130间相对的面积减少，减少的部分面积为ΔS=w×x。

因此，由于ΔC=ε×ΔS/D，便可求出x=(ΔC×D)/(ε×w)，从而可得到用户按下按键本体140所使用的力F=(k×ΔC×D)/(ε×w)。而ΔC=C0-C，C0为在按键本体140未被按下时第一电容极板120与第二电容极板130之间的电容值，C为按键本体140被按下后第一电容极板120与第二电容极板130之间的电容值。而第一电容极板120与第二电容极板130构成的电容的容值C=Q/U，其中，Q为对第一电容极板120与第二电容极板130充完电后两端的电量，U为这两个电容板充完电后两端的电压。为此，本实施通过主控制器对第一电容极板120与第二电容极板130充电、并采集其电压、电量，即可求出最终的力F。

如图6所示，所述主控制器200包括充电单元210、电压获取单元220、电量获取单元230、计算单元240和处理单元250。所述充电单元210用于对第一电容极板120与第二电容极板130构成的电容进行充电。电压获取单元220检测充电单元210对第一电容极板120与第二电容极板130构成的电容充完电后，获取其两端的电压U并关闭充电单元210。电量获取单元230用于获取电容两端的电量Q。计算单元240用于根据所述电压、电量、按键模块的基准容值和按键参数计算按下按键本体所用的力。处理单元250判断该力所属的力度范围、并执行该范围对应的按键功能。

其中，所述电量获取单元230内设置有一电阻R、定时器和计算器，通过电阻R放电，将该电阻R两端的电压差除以电阻R的阻值就可以得到放电时流过电阻R的电流I，根据公式Q=It即可得出电量。t是流过这些电量Q所用的时间，由定时器设置为定时时间t。本实施例是每隔定时时间获取一次当前的电量Q，将每次获取的电量Q叠加，直至电压U为零为止。

第一电容极板120与第二电容极板130两端对齐时的容值为C0，已知值。两个电容极板错开后的容值为C=Q/U。通过获取按键本体被按下前第一电容极板与第二电容极板之间的电容值C0、与被按下后第一电容极板与第二电容极板之间的电容值C之差ΔC，即C0-C=ΔC，从而根据公式F=(k×|C0-C|×D)/(ε×w)即可得出用户按下按键本体所使用的力F。

基于上述的移动终端的按键检测装置，本发明还提供一种移动终端的按键检测装置的按键检测方法，请一并参阅图7，所述按键检测方法包括：

S100、当检测按键模块的按键本体被按下时，主控制器对所述按键模块充电。

本步骤即启动充电单元210对第一电容极板120与第二电容极板130构成的电容进行充电。

S200、检测充电完成后获取按键模块当前的电压并停止充电。

本步骤即电压获取单元220检测充电单元210对第一电容极板120与第二电容极板130构成的电容充完电后，获取其两端的电压U并关闭充电单元210。当检测到电容两端的电压不再变化时，认为充电结束可检测到电容两端的电压不再变化时，认为充电完成。

S300、主控制器获取按键模块当前的电量，根据所述电压、电量、按键模块的基准容值和按键参数计算按下按键本体所用的力。

本步骤即电量获取单元230在停止充电后，获取第一电容极板120与第二电容极板130构成的电容上的电量Q。根据C=Q/U得出第一电容极板与第二电容极板构成的电容的电容值C，再根据F=(k×|C0-C|×D)/(ε×w)即可得出用户按下按键本体所用的力F。

所述电量获取单元230内设置有一电阻R、定时器和控制器，则所述步骤S300具体包括以下步骤：

步骤301、控制器启动定时器并将电量Q置零，定时器的定时时间t可为10微秒、20微秒；

步骤302、控制器判断定时器是否超时，是则重新定时并执行步骤303，否则继续判断；

步骤303、控制器获取电阻R两端当前的电压U，判断电压U是否为零，是则执行步骤S305，否则执行步骤S304；

步骤304、令Q=t×（U/R）+Q，返回步骤302。需要理解的是，U为电阻R两端当前的电压，是在不断下降的。t×（U/R）为当前每隔定时时间t获取本次的电量；公式右边的Q为上次的电量总量，初始时为0；公式左边的Q为当前的电量总量。若t为10微秒，则t=10^-5。

步骤305、第一电容极板120与第二电容极板130构成的电容上的电量Q已获取完毕。

步骤306、计算当前第一电容极板120与第二电容极板130构成的电容的容值C，C=Q/U；计算按下按键本体140所使用的力F，F=(k×|C0-C|×D)/(ε×w)。

S400、主控制器判断该力所属的力度范围、并执行该范围对应的按键功能。

为了方便用户了解其使用的力F，主控制器内划分了多个力度范围，每个力度范围对应一种按键功能。主控制器判断计算出的力所属的力度范围后，可采用控制移动终端振动、或点灯方式提示用户该力度已满足某个按键功能，若用户继续按下，则继续判断；若用户停止按下，则主控制器执行当前力度对应范围的按键功能。

当用户松开按键本体140时，弹簧110回弹使第一电容极板120与第二电容极板130的两端齐平，恢复按键释放状态。

综上所述，本发明的移动终端的按键检测装置及其方法，通过计算按键被按下力，根据该力来表征对应的按键状态，从而实现对应的按键功能；基于一个按键可有多种被按下的力，这样一个按键即可根据不同的力来表征不同的按键状态，从而实现不同的按键功能，节省了按键的个数，节约了成本。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种移动终端的按键检测装置，其特征在于，包括按键模块和主控制器；

当检测按键模块的按键本体被按下时，主控制器对所述按键模块充电；检测充电完成后获取按键模块当前的电压并停止充电，主控制器获取按键模块当前的电量，根据所述电压、电量、按键模块的基准容值和按键参数计算按下按键本体所用的力；主控制器判断该力所属的力度范围、并执行该范围对应的按键功能。

2.根据权利要求1所述的移动终端的按键检测装置，其特征在于，所述按键模块包括：弹簧、第一电容极板、第二电容极板、按键本体和壳体；

所述弹簧的一端固定在壳体内侧的一端，弹簧的另一端连接第一电容极板的一端，第一电容极板沿着壳体一内侧面滑动，第一电容极板的外侧面连接按键本体和主控制器；所述第二电容极板设置在壳体另一内侧面且与第一电容极板相对，第二电容极板的外侧面连接主控制器。

3.根据权利要求2所述的移动终端的按键检测装置，其特征在于，所述主控制器包括：

充电单元，用于对第一电容极板与第二电容极板构成的电容进行充电；

电压获取单元，用于检测充完电后，获取电容两端的电压并关闭充电单元；

电量获取单元，用于获取电容两端的电量Q；

计算单元，用于根据所述电压、电量、按键模块的基准容值和按键参数计算按下按键本体所用的力；

处理单元，用于判断该力所属的力度范围、并执行该范围对应的按键功能。

4.根据权利要求3所述的移动终端的按键检测装置，其特征在于，所述电量获取单元包括：电阻、定时器和控制器；

电阻，用于放电时采样流过的电流；

定时器，用于设置定时时间；

控制器，用于每隔定时时间获取一次当前的电量，当前的电量等于所述电流乘以定时时间，将每次获取的电量叠加，直至电压为零为止。

5.根据权利要求3所述的移动终端的按键检测装置，其特征在于，所述计算单元在按键本体未被按下时，计算第一电容极板与第二电容极板组成的电容的基准容值C0；

公式为：C0=ε×S0/D，S0=w×h0；其中，ε为极板间介电常数，S0为第一电容极板与第二电容极板对齐时的正对面积，D为第一电容极板与第二电容极板之间的距离，w为第一电容极板的宽度，h0为第一电容极板的高度。

6.根据权利要求5所述的移动终端的按键检测装置，其特征在于，所述计算单元根据所述电压、电量、按键模块的基准容值和按键参数计算按下按键本体所用的力的公式为：

F=k×x；

由ΔC=ε×ΔS/D，ΔS=w×x得出x=(ΔC×D)/(ε×w)，ΔC=C0-C，

C=Q/U，

则F=(k×ΔC×D)/(ε×w)=(k×|C0-C|×D)/(ε×w)；其中，x为弹簧的伸长量；C为按键本体被按下时、第一电容极板与第二电容极板组成的电容的容值；Q为对第一电容极板与第二电容极板充完电后两端的电量，U为充完电后两端的电压。

7.一种采用权利要求1所述的移动终端的按键检测装置的按键检测方法，其特征在于，包括：

A、当检测按键模块的按键本体被按下时，主控制器对所述按键模块充电；

B、检测充电完成后获取按键模块当前的电压并停止充电；

C、主控制器获取按键模块当前的电量，根据所述电压、电量、按键模块的基准容值和按键参数计算按下按键本体所用的力；

D、主控制器判断该力所属的力度范围、并执行该范围对应的按键功能。

8.根据权利要求7所述的按键检测方法，其特征在于，所述步骤A之前，还包括：在按键本体未被按下时，主控制器计算按键模块的基准容值并存储。