CN108886361B - 一种按键基底消除方法、电容式按键检测电路和智能终端 - Google Patents

Abstract

本申请涉及电容式按键技术领域，提供了一种按键基底消除方法，应用于一种电容式按键检测电路，电容式按键检测电路包括：驱动电压端、电容检测电路和可变电容，可变电容的一端连接待检测按键；在充电阶段，可变电容的两端同时连接驱动电压端；在放电阶段，可变电容连接待检测按键的一端连接电容检测电路的负输入端，另一端接地；按键基底消除方法包括：检测电容式按键检测电路的输出电压；判断输出电压是否符合预设条件；若输出电压不符合预设条件，则调整可变电容的容值，直至输出电压符合预设条件。本申请实施例使得同一电容式按键检测电路可以动态抵消不容容值的寄生电容，适用于不同的电容式按键，保证电容式按键的工作状态更优，且应用广泛。

Description

一种按键基底消除方法、电容式按键检测电路和智能终端

技术领域

本申请涉及电容式按键技术领域，特别涉及一种电容式按键的检测及基底消除技术。

背景技术

现阶段，随着电容式触摸按键在外形美观和使用寿命等方面都优于传统的机械按键，电容式触摸按键的应用领域也日益广泛，包括家电、消费电子、工业控制和移动设备等，而电容式按键所有检测都是电量的微小变化，所以相对于机械按键而言干点按键对各种干扰会更加敏感，因此在电容按键的电路设计上会更加复杂，成本更高。

由于电容式按键更加敏感的特性，为保证检测的精准，现有电容式按键检测电路中设有基底消除电路，通过消除电容对电容式按键的寄生/基准电容进行抵消。

本申请的发明人在分析现有技术后发现，设置消除电路的按键检测电路在实际应用中的消除效果并不理想，尤其是在针对不同电容式按键的检测中，消除效果也不相同。本发明人在进一步分析后发现，电容式按键在生产和装配过程中，由于装配和工艺的影响，会产生不同的初始电容，也就是说，不同按键的初始电容不可避免地存在偏差，偏差大小与工艺和应用等方面均相关，实际偏差甚至可能大于10％。因此，同一基底消除电路针对不同电容式按键时，消除效果自然产生不同。那么，本申请的发明人继而提出可以提供一种可以覆盖不同初始电容偏差按键的解决方案。

发明内容

本申请部分实施方式的目的在于提供一种按键基底消除方法、电容式按键检测电路和智能终端，使得同一电容式按键检测电路可以动态抵消不容容值的寄生电容，适用于不同的电容式按键，保证电容式按键的工作状态更优，且应用广泛。

本申请实施方式提供了一种按键基底消除方法，应用于一种电容式按键检测电路，所述电容式按键检测电路包括：驱动电压端、电容检测电路和可变电容，所述可变电容的一端连接待检测按键；在充电阶段，所述可变电容的两端同时连接所述驱动电压端；在放电阶段，所述可变电容连接所述待检测按键的一端连接所述电容检测电路的负输入端，另一端接地；所述按键基底消除方法包括：检测所述电容式按键检测电路的输出电压；判断所述输出电压是否符合预设条件；若所述输出电压不符合预设条件，则调整所述可变电容的容值，直至所述输出电压符合所述预设条件。

本申请实施方式还提供了一种电容式按键检测电路，包括：驱动电压端、电容检测电路和可变电容，所述可变电容的一端连接待检测按键；在充电阶段，所述可变电容的两端同时连接所述驱动电压端；在放电阶段，所述可变电容连接所述待检测按键的一端连接所述电容检测电路的负输入端，另一端接地。

本申请实施方式还提供了一种智能终端，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如上述的按键基底消除方法。

本申请实施方式还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的按键基底消除方法。

本申请实施方式相对于现有技术而言，主要区别及其效果在于：本申请改进了电容式按键检测电路的结构，将现有用于消除寄生电容的电容改为可变电容，由于根据电容式按键检测电路的输出电压可以确定所述电容式按键电容中的寄生电容是否被消除，所以在需要消除时，动态调整可变电容的容值，使得电容式按键的寄生电容可以被抵消。由于调整量可由输出电压反馈，所以电容式按键即使具有不同的初始电容，也可以利用本申请实施方式中的按键基底消除方法和电容式按键检测电路被尽量抵消。可见，本申请实施方式中的按键基底消除方法、电容式按键检测电路和智能终端，使得同一电容式按键检测电路可以动态抵消不容容值的寄生电容，适用于不同的电容式按键，保证电容式按键的工作状态更优，且应用广泛。另外，由于本申请实施方式中利用软件方式实现电容值的动态调整，大大降低了硬件电路的设计成本。

作为进一步改进，检测电容式按键检测电路的输出电压，具体为：在所述电容式按键检测电路上电时，检测所述电容式按键检测电路输出电压；所述判断输出电压是否符合预设条件中，所述预设条件包括：所述输出电压与设定值的差小于或等于预设值；其中，所述设定值和所述电容式按键检测电路的驱动电压有关。本申请实施方式限定在上电时调整可变电容的电容值，且调整方法是使得输出电压尽量接近所设定的目标值，使得在上电时快速消除按键在装配及工艺中的寄生电容。

作为进一步改进，预定值可以为所述驱动电压的一半。本申请实施方式限定所设定的目标值为驱动电压的一半，尽可能保证按键的动态范围最大。

作为进一步改进，调整可变电容的容值，可以具体为：利用二分法调整所述可变电容的容值。本申请实施方式可以利用二分法尽快得到一个接近的电容值。

作为进一步改进，检测电容式按键检测电路输出电压，可以具体为：在所述电容式按键检测电路处于工作状态时，检测所述电容式按键检测电路输出电压；所述判断输出电压是否符合预设条件中，所述预设条件包括：所述输出电压在预设范围内。本申请实施方式限定在工作状态时可以动态调整，抵消按键在工作状态中受人手或环境影响产生的寄生电容，尽可能提升按键的灵敏度。

作为进一步改进，判断输出电压是否符合预设条件，具体为：在检测到的所述输出电压稳定时，判断所述输出电压是否符合预设条件。本申请实施方式限定在输出电压稳定时再进行电容调整，避免调节导致无法检测到数据变化。

作为进一步改进，检测电容式按键检测电路输出电压之后，在所述判断输出电压是否符合预设条件之前，还包括：将所述输出电压进行模数转换；所述判断输出电压是否符合预设条件，具体为：判断经模数转换后的输出电压是否符合预设条件。本申请实施方式限定根据输出电压模数转换后的数字判断，便于利用软件的方法对电压进行比较等分析，便于数据处理。

附图说明

一个或多个实施方式通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施方式的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是根据本申请第一实施方式中的按键基底消除方法中应用的电容式按键检测电路的电路图；

图2是根据本申请第一实施方式中的按键基底消除方法流程图；

图3是根据本申请第一实施方式中的按键基底消除方法中可变电容容值的调整流程图；

图4是根据本申请第一实施方式中发明人对本实施方式中可变容值调整后的验证效果图；

图5是根据本申请第五实施方式中的按键检测电路示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施方式，对本申请部分实施方式进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请第一实施方式涉及一种按键基底消除方法。

本实施方式中的按键基底消除方法可以应用于电容式按键检测电路，如图1所示，该电容式按键检测电路具体包括：驱动电压端Vch、电容检测电路20和可变电容10。其中，Cs表示寄生电容。可变电容10的一端连接待检测按键(即：图1中的KEY)，同时，可变电容10连接KEY的一端通过开关30连接Vch，通过开关40连接电容检测电路20的负输入端；可变电容10的另一端通过连接开关50连接Vch，同时通过开关60接地。

具体的说，在充电阶段，开关30和50闭合，开关40和60打开；在放电阶段，开关30和50打开，开关40和60闭合。也就是说，在充电阶段，可变电容10的两端同时连接驱动电压端；在放电阶段，可变电容10连接待检测按键的一端连接电容检测电路20的负输入端，另一端接地。

需要说明的是，本实施方式中的可变电容10具体包括：电容网络Cc和选择模组A，选择模组A和电容网络Cc连接，用于选通电容网络中的电容。实际应用中选择模组利用软件控制的选择总线实现。此外，实际应用中的可变电容10还可以利用其他结构实现，在此不做限定。本实施方式中的电容检测电路20具体包括：放大器21、开关KRST和电容Cint，开关KRST和电容Cint分别连接在放大器21的负输入端和输出端之间。

本实施方式中的按键基底消除方法流程图如图2所示，具体如下：

步骤201，检测电容式按键检测电路的输出电压。

具体的说，本实施方式具体在上电时检测电容式按键检测电路的输出电压Vout。同时，输出电压经由ADC(模数转换模块)转换，输出的数值在寄存器中保存，记作Rawdata。

需要说明的是，由于本申请发明人发现，可变电容的容值和Rawdata的大小是线性的变化的，所以根据检测到的Rawdata可以反推容值的目标值。

步骤202，判断输出电压是否符合预设条件；若是，则返回步骤101；若否，则继续执行步骤203。

具体的说，本实施方式中的预设条件包括：输出电压与设定值的差小于或等于预设值，其中的预定值和电容式按键检测电路的驱动电压有关，具体的说，可以是Vch/2，限定所设定的目标值为驱动电压的一半，也就是说，将Rawdata调节到接近ADC 1/2量程的范围，保证数据动态范围最大。(动态范围，指的是设备的最大可测试(输出)值与最小可测试(输出)值的比较取自然对数。)实际应用中，也可以根据调整的精度，为Vch/2预留一定偏差。

值得一提的是，本步骤具体在检测到的输出电压稳定时，判断输出电压是否符合预设条件，避免调节导致无法检测到数据变化。

步骤203，调整可变电容的容值，返回步骤202。

具体的说，本步骤在调整后即返回202，再判断输出电压是否符合预设条件，不符合就继续调整，调整到符合为止。

其中，为了上电时可以快速找到合适的可变电容的容值，本实施方式可以具体采用二分法查找到容值，若上电校准较长，则会影响到按键的正常使用。具体的调整过程如图3所示，可变电容容值的最大值和最小值是一步步逼近，最后当最大值和最小值相等时则为我们需要的容值。本申请发明人同时对调整效果进行验证，获得的输出如图4所示，从图4中可以看出，调整后的输出电压迅速接近所设定的目标值。

值得一提的是，调整过程中扫锚次数由可变电容的可控制精度决定，比如可变电容对应的寄存器的设置范围为[0～255]，则扫描次数为7次。

本实施方式相对于现有技术而言，主要区别及其效果在于：本实施方式改进了电容式按键检测电路的结构，将现有用于消除寄生电容的电容改为可变电容，由于根据电容式按键检测电路的输出电压可以确定电容式按键电容中的寄生电容是否被消除，所以在需要消除时，动态调整可变电容的容值，使得电容式按键的寄生电容可以被抵消。由于调整量可由输出电压反馈，所以电容式按键即使具有不同的初始电容，也可以利用本实施方式中的按键基底消除方法和电容式按键检测电路被尽量抵消。可见，本实施方式中的按键基底消除方法、电容式按键检测电路和智能终端，使得同一电容式按键检测电路可以动态抵消不容容值的寄生电容，适用于不同的电容式按键，保证电容式按键的工作状态更优，且应用广泛。另外，由于本实施方式中利用软件方式实现电容值的动态调整，大大降低了硬件电路的设计成本。

本申请第二实施方式涉及按键基底消除方法。

本实施方式和第一实施方式大致相同，主要区别在于：第一实施方式限定在上电时调整，而本实施方式限定在工作状态中调整，利用本实施方式中的调整方法可以抵消按键在工作状态中受人手或环境影响产生的寄生电容，尽可能提升按键的灵敏度。

本实施方式中的按键基底消除方法流程图同样如图2所示，其中的步骤201具体是在电容式按键检测电路处于工作状态时，检测电容式按键检测电路输出电压Vout。其中，工作状态指的是上电一段时间后，按键所处的常规状态，等待人手触控的过程。

还需要说明的是，步骤202中的预设条件输出电压在预设范围内。具体的说，预设范围可以为[2000,3500]。基准值[2000,3500]为rawdata的初始范围，软件通过配置cancel可变电容对应的寄存器大小，就可以控制可变电容的容值范围，根据发明人的经验，当rawdata的范围为[2000,3500]时，这时寄生电容的抵消程度可以满足按键检测需求。一般手指按压时rawdata会减小1500左右，所以本实施方式中设定范围为[2000,3500]，保证在人手按压后还保留500左右的余量，用于在检测人手按压状态外还能检测其他因素的变化。

步骤203中的调整过程一般仅需微调，即可逼近目标值，满足调整效果。实际应用中，由于温飘时逐渐变化则调节范围小，耗时短。

可见，本实施方式限定在工作状态时可以动态调整，抵消按键在工作状态中受人手或环境影响产生的寄生电容，尽可能提升按键的灵敏度。

本申请第三实施方式同样涉及一种按键基底消除方法。

本实施方式是第一实施方式和第二实施方式的组合，由于第一实施方式说明的是上电时的基底消除方法，而第二实施方式说明的是工作状态中的基底消除方法，本实施方式在上电时先利用第一实施方式中的基底消除方法，再利用第二实施方式中的基底消除方法，也就是说，实现在上电时进行快速粗调，之后的工作过程中进行微调，尽量保证电容式按键的最优性能。

本申请第四实施方式同样涉及一种电容式按键检测电路。

本实施方式中的电容式按键检测电路的电路图如图1所示，具体包括：驱动电压端Vch、电容检测电路20和可变电容10。其中，可变电容10的一端连接待检测按键(即：图1中的KEY)，同时，可变电容10连接KEY的一端通过开关30连接Vch，通过开关40连接电容检测电路20的负输入端；可变电容10的另一端通过连接开关50连接Vch，同时通过开关60接地。

具体的说，在充电阶段，开关30和50闭合，开关40和60打开；在放电阶段，开关30和50打开，开关40和60闭合。也就是说，在充电阶段，可变电容10的两端同时连接驱动电压端；在放电阶段，可变电容10连接待检测按键的一端连接电容检测电路20的负输入端，另一端接地。

需要说明的是，本实施方式中的可变电容10具体包括：电容网络和选择模组，选择模组和电容网络连接，用于选通电容网络中的电容。实际应用中选择模组利用软件控制的选择总线实现。此外，实际应用中，可变电容10还可以利用其他结构实现，在此不做限定。

由于本实施方式是第一实施方式所对应的硬件电路，所以第一实施方式中所有的技术细节在本实施方式中可用，相对地，本实施方式中的技术细节也可以对应应用在第一实施方式中，在此不再赘述。

本申请第五实施方式涉及一种智能终端，如图5所示，具体包括：

至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行如第一实施方式至第三实施方式中任意一个提到的按键基底消除方法。

其中，存储器和处理器采用总线方式连接，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将一个或多个处理器和存储器的各种电路连接在一起。总线还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路连接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和收发机之间提供接口。收发机可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器处理的数据通过天线在无线介质上进行传输，进一步，天线还接收数据并将数据传送给处理器。

处理器负责管理总线和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，外围接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器可以被用于存储处理器在执行操作时所使用的数据。

本申请第六实施方式涉及一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序。计算机程序被处理器执行时实现第一实施方式至第三实施方式中任一个提到的按键基底消除方法实施例。

本申请第七实施方式涉及一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序。计算机程序被处理器执行时实现第五实施方式中任一个提到的按键基底消除方法实施例。

即，本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本申请的具体实施方式，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本申请的精神和范围。

Claims (12)

1.一种按键基底消除方法，其特征在于，应用于一种电容式按键检测电路，所述电容式按键检测电路包括：驱动电压端、电容检测电路和可变电容，所述可变电容的一端连接待检测按键；

在充电阶段，所述可变电容的两端同时连接所述驱动电压端；在放电阶段，所述可变电容连接所述待检测按键的一端连接所述电容检测电路的负输入端，另一端接地；

所述按键基底消除方法包括：

检测所述电容式按键检测电路的输出电压；

判断所述输出电压是否符合预设条件，所述预设条件为在所述输出电压下，所述按键的寄生电容被消除；

若所述输出电压不符合预设条件，则调整所述可变电容的容值，直至所述输出电压符合所述预设条件。

2.如权利要求1所述的按键基底消除方法，其特征在于，所述检测电容式按键检测电路的输出电压，具体为：

在所述电容式按键检测电路上电时，检测所述电容式按键检测电路输出电压；

所述判断输出电压是否符合预设条件中，所述预设条件包括：所述输出电压与设定值的差小于或等于预设值；

其中，所述设定值和所述电容式按键检测电路的驱动电压有关。

3.如权利要求2所述的按键基底消除方法，其特征在于，所述设定值为所述驱动电压的一半。

4.如权利要求2所述的按键基底消除方法，其特征在于，所述调整可变电容的容值，具体为：利用二分法调整所述可变电容的容值。

5.如权利要求1所述的按键基底消除方法，其特征在于，所述检测电容式按键检测电路输出电压，具体为：

在所述电容式按键检测电路处于工作状态时，检测所述电容式按键检测电路输出电压；

所述判断输出电压是否符合预设条件中，所述预设条件包括：所述输出电压在预设范围内。

6.如权利要求5所述的按键基底消除方法，其特征在于，所述预设范围为[2000,3500]。

7.如权利要求1所述的按键基底消除方法，其特征在于，所述判断输出电压是否符合预设条件，具体为：在检测到的所述输出电压稳定时，判断所述输出电压是否符合预设条件。

8.如权利要求1所述的按键基底消除方法，其特征在于，所述检测电容式按键检测电路输出电压之后，在所述判断输出电压是否符合预设条件之前，还包括：

将所述输出电压进行模数转换；

所述判断输出电压是否符合预设条件，具体为：判断经模数转换后的输出电压是否符合预设条件。

9.一种电容式按键检测电路，其特征在于，适用于权利要求1至8中任一项所述的按键基底消除方法；

包括：驱动电压端、电容检测电路和可变电容，所述可变电容的一端连接待检测按键；

在充电阶段，所述可变电容的两端同时连接所述驱动电压端；在放电阶段，所述可变电容连接所述待检测按键的一端连接所述电容检测电路的负输入端，另一端接地。

10.如权利要求9所述的电容式按键检测电路，其特征在于，所述可变电容具体包括：电容网络和选择模组，所述选择模组和所述电容网络连接，用于选通所述电容网络中的电容。

11.一种智能终端，其特征在于，包括：

至少一个处理器；以及，

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至8中任一项所述的按键基底消除方法。

12.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的按键基底消除方法。

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