CN109407867B - 触控检测系统及其检测方法、触控装置 - Google Patents

触控检测系统及其检测方法、触控装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种触控检测系统及其检测方法、触控装置，该触控检测系统包括：方波发生电路、频率检测模块和微处理器，其中，方波发生电路可根据待检测位置对应的触控驱动电极和触控感应电极之间的互电容生成相应频率的第一方波信号；频率检测模块检测第一方波信号的第一信号频率；微处理器根据第一信号频率判断待检测位置是否发生触控。本发明的技术方案可实现根据待检测位置的互电容直接检测出对应位置是否发生触控，该检测方案的检测精准度高，抗噪能力强。此外，本发明提供的触控检测系统还可实现对位于阻抗测量槽内的待检测物的阻抗的测量。

Description

触控检测系统及其检测方法、触控装置
技术领域
本发明涉及触控检测领域，特别涉及一种触控检测系统及其检测方法、触控装置。
背景技术
在现有技术中，通过检测互电容的变化来判断相应位置是否存在触控。在计算电容变化时，往往将电容变化转化为电压上的差异，并将差异放大，再通过模数转换电路转化为数字信号进行处理。
然而，现有的这种互电容检测方法容易将噪声干扰同样放大，使得最终得到的数据精准不高，从而影响触控识别精准度。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种触控检测系统及其检测方法、触控装置。
为实现上述目的，本发明提供了一种触控检测系统，用于检测触控面板上的触控位置，所述触控面板包括：交叉设置的若干个触控驱动电极和触控感应电极，所述触控检测系统包括：方波发生电路、频率检测模块和微处理器；
所述方波发生电路与所述触控感应电极连接，所述方波发生电路用于在触控识别阶段时根据待检测位置对应的触控驱动电极和触控感应电极之间的互电容生成相应频率的第一方波信号；
所述频率检测模块与所述方波生成模块连接，用于检测所述第一方波信号的第一信号频率；
所述微处理器与所述频率检测模块连接，用于根据所述第一信号频率判断所述待检测位置是否发生触控。
可选地，所述微处理器具体用于判断所述第一信号频率是否大于第一预设频率，若判断出所述第一信号频率大于第一预设频率值时，则判断出所述待检测位置发生触控；反之，则判断出所述待检测位置未发生触控。
可选地，所述触控面板还包括：阻抗测量槽；
所述方波发生电路与所述阻抗测量槽的第一端和第二端均连接，所述方波发生电路还用于在阻抗测量阶段时根据所述阻抗测量槽内待检测物的阻抗生成相应频率的第二方波信号；
所述频率检测模块还用于检测所述第二方波信号的第二信号频率；
所述微处理器还用于根据所述第二信号频率确定所述待检测物的阻抗。
可选地，所述微处理器具体用于从预设对应关系表中查询出所述第二信号频率对应的待检测物的阻抗，所述预设对应关系表中存储有不同第二信号频率及其对应的待检测物的阻抗。
可选地，所述方波发生电路包括：滞回比较器和阻容充放电路；
所述滞回比较器的输出端与频率检测模块连接；
所述阻容充放电路包括：第一电阻和第一电容；
所述第一电阻的第一端与所述滞回比较器的输出端连接，所述第一电阻的第一端与所述滞回比较器的反相输入端连接；
所述第一电容的第一端与所述滞回比较器的反相输入端连接，所述第二电容的第一端与第一电压输入端连接；
所述触控感应电极与所述滞回比较器的反相输入端连接。
可选地，当所述触控面板中包括阻抗测量槽时，所述阻抗测量槽的第一端与所述第一电阻的第一端连接；
所述阻抗测量槽的第二端与所述第一电阻的第二端连接。
可选地，所述阻抗测量槽的第二端与所述第一电阻的第二端之间设置有第一开关；
所述触控感应电极与所述滞回比较器的反相输入端之间设置有第二开关。
可选地，所述滞回比较器包括：比较器、第二电阻、第三电阻和第四电阻；
所述第二电阻的第一端与第二电压输入端连接，所述第二电阻的第二端与所述比较器的同向输入端连接；
所述第三电阻的第一端与第三电压输入端连接，所述第三电阻的第二端与所述比较器的同向输入端连接；
所述第四电阻的第一端与所述比较器的输出端连接，所述第四电阻的第二端与所述比较器的同向输入端连接。
为实现上述目的，本发明还提供了一种触控装置，包括：如上述的触控检测系统。
为实现上述目的，本发明还提供了一种触控检测方法，所述触控检测方法基于上述的触控检测系统，所述触控检测方法包括：
在触控识别阶段，所述方波发生电路根据待检测位置对应的触控驱动电极和触控感应电极之间的互电容生成相应频率的第一方波信号；
所述频率检测模块检测所述第一方波信号的第一信号频率；
所述微处理器根据所述第一信号频率判断所述待检测位置是否发生触控。
可选地，所述触控检测方法还包括：
在阻抗测量阶段时，所述方波发生电路根据所述阻抗测量槽内待检测物的阻抗生成相应频率的第二方波信号；
所述频率检测模块检测所述第二方波信号的第二信号频率；
所述微处理器根据所述第二信号频率确定所述待检测物的阻抗。
本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种触控检测系统及其检测方法、触控装置，该触控检测系统包括：方波发生电路、频率检测模块和微处理器，其中，方波发生电路可根据待检测位置对应的触控驱动电极和触控感应电极之间的互电容生成相应频率的第一方波信号；频率检测模块检测第一方波信号的第一信号频率；微处理器根据第一信号频率判断待检测位置是否发生触控。本发明的技术方案可实现根据待检测位置的互电容直接检测出对应位置是否发生触控，该检测方案的检测精准度高，抗噪能力强。
此外，本发明提供的触控检测系统还可实现对位于阻抗测量槽内的待检测物的阻抗的测量。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种触控检测系统的结构示意图；
图2为图1中方波发生电路的结构示意图；
图3为待检测位置发生触控和未发生触控时方波发生电路输出方波信号的比较示意图；
图4为本发明实施例二提供的一种触控检测系统的结构示意图；
图5为图4中方波发生电路的结构示意图；
图6为阻抗测量槽内存在待检测物和不存在待检测物时方波发生电路输出方波信号的比较示意图；
图7为本发明实施例四提供的一种触控检测方法的流程图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的一种触控检测系统及其检测方法、触控装置进行详细描述。
图1为本发明实施例一提供的一种触控检测系统的结构示意图，图2为图1中方波发生电路的结构示意图，如图1和图2所示，该触控检测系统用于对触控面板上的触控位置进行检测，该触控面板为互电容式触控面板，具体包括交叉设置的若干个触控驱动电极TX和若干个触控感应电极RX。
需要说明的是，本发明的技术方案对触控驱动电极TX和触控感应电极RX的结构、形状不作限定，其可采用现有技术中的任一种结构、形状，附图中触控驱动电极TX和触控感应电极RX均呈条状的情况仅起到示例性作用。
本实施例提供的触控检测系统包括：方波发生电路1、频率检测模块2和微处理器3。
方波发生电路1，与触控感应电极RX电连接，用于在触控识别阶段时根据待检测位置对应的触控驱动电极TX和触控感应电极RX之间的互电容C2生成相应频率的第一方波信号。
具体地，方波发生电路1方波通过多路接收/输入电路与各触控感应电极RX连接，多路接收/输入电路具体包括：多路接收电路和多路输入电路，多路接收电路用于接收各触控感应电极RX中生成的触控感应信号，多路输入电路用于在时序控制控制器的控制下将接收到的各触控感应电极RX中的触控感应信号依次发送给方波发生电路1。
本领域技术人员应该知晓的是，通过时序控制器可确定当前施加有触控驱动信号的触控驱动电极TX(当前被驱动的触控驱动电极TX)和当前输入至方波发生电路1的触控感应信号所对应的触控感应电极RX(当前检测的触控驱动电极TX)，从而可确定出当前的待检测位置的坐标信息。
在触控识别阶段时，方波发生电路1可根据待检测位置的互电容C2大小生成相应频率的第一方波信号。可选地，方波发生电路1包括：滞回比较器和阻容充放电路，滞回比较器的输出端与频率检测模块2连接，阻容充放电路包括：第一电阻R1和第一电容C1，第一电阻R1的第一端与滞回比较器的输出端连接，第一电阻R1的第一端与滞回比较器的反相输入端连接；第一电容C1的第一端与滞回比较器的反相输入端连接，第二电容的第一端与第一电压输入端连接；触控感应电极RX与滞回比较器的反相输入端连接。
当待检测位置对应的触控感应电极RX将触控感应信号发送至方波发生电路1时，可等效于将该待检测位置的互电容C2接入至阻容充放电路。该待检测位置的互电容C2为等于待检测位置的电极寄生电容C寄(触控驱动电极TX与触控感应电极RX之间的寄生电容)与手指感应电容C手(手指与电极之间的感应电容)之和。
在本实施例中，滞回比较器用于输出方波信号，阻容充放电路起到延时作用。
下面将结合实例来对滞回比较器的工作原理进行描述。参见图2所示，可选地，滞回比较器包括：比较器、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4，第二电阻R2的第一端与第二电压输入端连接，第二电阻R2的第二端与比较器的同向输入端连接；第三电阻R3的第一端与第三电压输入端连接，第三电阻R3的第二端与比较器的同向输入端连接；第四电阻R4的第一端与比较器的输出端连接，第四电阻R4的第二端与比较器的同向输入端连接。
以第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4的阻值相等的情况为例，当比较器的同向输入端的电压大于反相输入端的电压时，比较器的输出端输出高电平电压VDD，此时第二电阻R2与第四电阻R4并联，根据分压原理，第四电阻R4的第二端的电压等于
Figure BDA0001379374000000061
即同向输入端的电压为
Figure BDA0001379374000000062
比较器的输出端通过阻容充放电路对反相输入端进行充电以将反相输入端的电压上拉，直至反相输入端的电压达到
Figure BDA0001379374000000063
时，比较器的输出端输出低电平电压VSS，此时可等效于第二电阻R2与第三电阻R3并联，根据分压原理，第四电阻R4的第二端的电压等于
Figure BDA0001379374000000064
即同向输入端的电压为
Figure BDA0001379374000000065
比较器的输出端通过阻容充放电路对反相输入端进行充电以将反相输入端的电压下拉，直至反相输入端的电压达到
Figure BDA0001379374000000066
时，比较器的输出端输出高电平电压VDD。重复上述过程，比较器的反向输入端的电压由
Figure BDA0001379374000000067
上拉至
Figure BDA0001379374000000068
再由
Figure BDA0001379374000000069
下拉至
Figure BDA00013793740000000610
比较器的输出端交替输出高、低电平电压，即方波信号，且该方波信号的占空比为50％(方波信号的占空比由第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4的阻值决定)。
需要说明的是，上述滞回比较器包括比较器、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4，且三个电阻均相等的情况仅起到示例性作用，其不会对本发明的技术方案产生限制。本领域技术人员应该知晓的是，本发明中的滞回比较器还可采用其他结构，具体情况此处不再详细描述。
方波发生电路1的输出方波的频率
Figure BDA0001379374000000071
其中R’为阻容充放电路部分的等效电阻，C’为阻容充放电路部分的等效电容。其中，阻容充放电路部分的等效电阻R’的大小等于第一电阻R1，阻容充放电路部分的等效电容C’的大小等于第一电容C1与待检测位置的互电容C2C2之和。
图3为待检测位置发生触控和未发生触控时方波发生电路输出方波信号的比较示意图，如图3所示，当待检测位置未发生触控时，方波发生电路1的输出方波的频率
Figure BDA0001379374000000072
当待检测位置未发生触控时，方波发生电路1的输出方波的频率
Figure BDA0001379374000000073
由此可见，f1”<f1'。即，以待检测位置未发生触控时方波发生电路1的输出方波的频率作为参考，当待检测位置发生触控时方波发生电路1的输出方波的频率减小(方波的周期变大)。
频率检测模块2，与方波生成模块连接，用于检测第一方波信号的第一信号频率。其中，频率检测模块2具体可为计数器，通过统计单位之间内接收到的完整第一方波信号的数量，从而得到第一方波信号的频率。
微处理器3，与频率检测模块2连接，用于根据第一信号频率判断待检测位置是否发生触控。具体地，微处理器3判断第一信号频率是否大于第一预设频率，若判断出第一信号频率大于第一预设频率值时，则判断出待检测位置发生触控；反之，则判断出待检测位置未发生触控。其中，第一预设频率值可通过预先实验来设置。
在实际应用中，在时序控制器的控制下，触控面板上各待检测位置依次将的互电容C2“接入”至触控检测系统中的方波发生电路1，触控检测系统中的微处理器3输出相应的检测结果，基于各待检测位置的检测结果，即可确定出触控面板上的触控点位置。
本发明实施例一提供了一种触控检测系统，该触控检测系统包括：方波发生电路、频率检测模块和微处理器，其中，方波发生电路可根据待检测位置对应的触控驱动电极和触控感应电极之间的互电容生成相应频率的第一方波信号；频率检测模块检测第一方波信号的第一信号频率；微处理器根据第一信号频率判断待检测位置是否发生触控。本发明的技术方案可实现根据待检测位置的互电容直接检测出对应位置是否发生触控，该检测方案的检测精准度高，抗噪能力强。
图4为本发明实施例二提供的一种触控检测系统的结构示意图，图5为图4中方波发生电路的结构示意图，如图4和图5所示，在本实施例中，触控面板还包括：阻抗测量槽GR，阻抗测量槽GR可设置于触控面板上的周边区域。该触控检测系统可在触控检测阶段时对触控面板上的触控位置进行检测，在阻抗测量阶段时对位于阻抗测量槽GR内、与阻抗测量槽GR的两端串联的待检测物的阻抗进行检测，从而丰富触控检测系统的功能。
需要说明的是，对于本实施例中的触控检测系统实现触控位置检测的过程可参见上述实施例一中的内容，下面仅对触控检测系统实现阻抗检测的过程进行详细描述。
其中，阻抗测量槽GR的第一端和第二端均与方波发生电路1连接，方波发生电路1还用于在阻抗测量阶段时根据阻抗测量槽GR内待检测物的阻抗生成相应频率的第二方波信号；频率检测模块2还用于检测第二方波信号的第二信号频率；微处理器3还用于根据第二信号频率确定待检测物的阻抗。
本实施例中，方波发生电路1中的滞回比较器和阻容充放电路的结构可参见上述实施例一中所示，此处不再赘述。阻抗测量槽GR的第一端与第一电阻R1的第一端连接；阻抗测量槽GR的第二端与第一电阻R1的第二端连接。在进行阻抗检测时，待检测物与第一电阻R1两端并联，此时，阻容充放电路部分的等效电阻R’的大小等于第一电阻R1与待检测物并联后的等效电阻，阻容充放电路部分的等效电容C’的大小等于第一电容C1。
图6为阻抗测量槽内存在待检测物和不存在待检测物时方波发生电路输出方波信号的比较示意图，如图6所示，假定待检测物的电阻为Rx。当阻抗测量槽GR内不存在待检测物时，方波发生电路1的输出方波的频率
Figure BDA0001379374000000091
当阻抗测量槽GR内存在待检测物时，方波发生电路1的输出方波的频率
Figure BDA0001379374000000092
由此可见，f2”>f2'。即，以阻抗测量槽GR内不存在待检测物Rx时方波发生电路1的输出方波的频率作为参考，当阻抗测量槽GR内存在待检测物Rx时方波发生电路1的输出方波的频率增大(方波的周期变小)，且待检测物的阻抗Rx越小，方波发生电路1的输出方波的频率越大。
此时，微处理器3具体用于从预设对应关系表中查询出第二信号频率对应的待检测物的阻抗，预设对应关系表中存储有不同第二信号频率及其对应的待检测物的阻抗，预设对应关系表中的数据可通过预先实验来获得。
本实施例中，为保证控制触控检测系统在触控检测阶段和阻抗测量阶段的检测精准度，在阻抗测量槽GR的第二端与第一电阻R1的第二端之间设置有第一开关S1；触控感应电极与滞回比较器的反相输入端之间设置有第二开关S2。当触控检测系统需要进行触控位置检测时，可控制第二开关S2处于导通状态，第一开关S1处于截止状态，从而防止位于阻抗测量槽GR内的待检测物的阻抗对方波发生电路1的输出频率造成影响，保证触控识别精准度；当触控检测系统需要进行阻抗测量时，控制第一开关S1处于导通状态，第二开关S2处于截止状态，从而防止显示面板上触控电极间的互电容对方波发生电路1的输出频率造成影响，保证阻抗测量精准度。
由此可见，本发明实施例二提供的触控检测系统不仅能进行触控位置的检测，还能实现对位于阻抗测量槽GR内的待检测物的阻抗的测量。
在实际应用中，可将本实施例一和实施例二提供的触控检测系统集成于触控与显示驱动器集成(Touch and Display Driver Integration，简称TDDI)芯片中，提升触控显示装置的集成度。
本发明实施例三提供了一种触控装置，该触控装置包括：触控检测系统，该触控检测系统采用上述实施例一或实施例二中的触控检测系统，具体内容可参见上述实施例一和实施例二中的描述，此处不再赘述。
图7为本发明实施例四提供的一种触控检测方法的流程图，该触控检测方法基于上述实施例一和实施例二中的触控检测系统，该触控检测方法包括：
步骤S101、在触控识别阶段，方波发生电路根据待检测位置对应的触控驱动电极和触控感应电极之间的互电容生成相应频率的第一方波信号。
步骤S102、频率检测模块检测第一方波信号的第一信号频率。
步骤S103、微处理器根据第一信号频率判断待检测位置是否发生触控。
通过上述步骤S101～步骤S103可实现对触控面板上的待检测位置是否存在触控进行检测。对于步骤S101～步骤S103的具体描述，可参见前述实施例一中的相应内容，此处不再赘述。
可选地，当控面板还包括：阻抗测量槽，方波发生电路与所述阻抗测量槽的第一端和第二端均连接时，该触控检测方法还包括：
步骤S201、在阻抗测量阶段时，方波发生电路根据阻抗测量槽内待检测物的阻抗生成相应频率的第二方波信号。
步骤S202、频率检测模块检测第二方波信号的第二信号频率。
步骤S203、微处理器根据第二信号频率确定待检测物的阻抗。
通过上述步骤S201～步骤S203可实现对位于阻抗测量槽内的待检测物的阻抗进行测量。对于步骤S201～步骤S203的具体描述，可参见前述实施例二中的相应内容，此处不再赘述。
需要说明的是，本发明对进行待检测物的阻抗进行测量的步骤与对待检测位置是否存在触控进行检测的步骤的先后顺序不作限定。即上述步骤S201～步骤S203也可先于步骤S101～步骤S103执行，也可后于步骤S101～步骤S103执行。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种触控检测系统，其特征在于，用于检测触控面板上的触控位置，所述触控面板包括：交叉设置的若干个触控驱动电极和触控感应电极，所述触控检测系统包括：方波发生电路、频率检测模块和微处理器；
所述方波发生电路与所述触控感应电极连接，所述方波发生电路用于在触控识别阶段时根据待检测位置对应的触控驱动电极和触控感应电极之间的互电容生成相应频率的第一方波信号；
所述频率检测模块与所述方波发生电路连接，用于检测所述第一方波信号的第一信号频率；
所述微处理器与所述频率检测模块连接，用于根据所述第一信号频率判断所述待检测位置是否发生触控；
所述触控面板还包括：阻抗测量槽；
所述方波发生电路与所述阻抗测量槽的第一端和第二端均连接，所述方波发生电路还用于在阻抗测量阶段时根据所述阻抗测量槽内待检测物的阻抗生成相应频率的第二方波信号；
所述频率检测模块还用于检测所述第二方波信号的第二信号频率；
所述微处理器还用于根据所述第二信号频率确定所述待检测物的阻抗。
2.根据权利要求1所述的触控检测系统，其特征在于，所述微处理器具体用于判断所述第一信号频率是否大于第一预设频率，若判断出所述第一信号频率大于第一预设频率值时，则判断出所述待检测位置发生触控；反之，则判断出所述待检测位置未发生触控。
3.根据权利要求1所述的触控检测系统，其特征在于，所述微处理器具体用于从预设对应关系表中查询出所述第二信号频率对应的待检测物的阻抗，所述预设对应关系表中存储有不同第二信号频率及其对应的待检测物的阻抗。
4.根据权利要求1-3中任一所述的触控检测系统，其特征在于，所述方波发生电路包括：滞回比较器和阻容充放电路；
所述滞回比较器的输出端与频率检测模块连接；
所述阻容充放电路包括：第一电阻和第一电容；
所述第一电阻的第一端与所述滞回比较器的输出端连接，所述第一电阻的第一端与所述滞回比较器的反相输入端连接；
所述第一电容的第一端与所述滞回比较器的反相输入端连接，所述第一电容的第二端与第一电压输入端连接；
所述触控感应电极与所述滞回比较器的反相输入端连接。
5.根据权利要求4所述的触控检测系统，其特征在于，当所述触控面板中包括阻抗测量槽时，所述阻抗测量槽的第一端与所述第一电阻的第一端连接；
所述阻抗测量槽的第二端与所述第一电阻的第二端连接。
6.根据权利要求5所述的触控检测系统，其特征在于，所述阻抗测量槽的第二端与所述第一电阻的第二端之间设置有第一开关；
所述触控感应电极与所述滞回比较器的反相输入端之间设置有第二开关。
7.根据权利要求4所述的触控检测系统，其特征在于，所述滞回比较器包括：比较器、第二电阻、第三电阻和第四电阻；
所述第二电阻的第一端与第二电压输入端连接，所述第二电阻的第二端与所述比较器的同向输入端连接；
所述第三电阻的第一端与第三电压输入端连接，所述第三电阻的第二端与所述比较器的同向输入端连接；
所述第四电阻的第一端与所述比较器的输出端连接，所述第四电阻的第二端与所述比较器的同向输入端连接。
8.一种触控装置，其特征在于，包括：如上述权利要求1-7中任一所述的触控检测系统。
9.一种触控检测方法，其特征在于，所述触控检测方法基于上述权利要求1至7中任一所述的触控检测系统，所述触控检测方法包括：
在触控识别阶段，所述方波发生电路根据待检测位置对应的触控驱动电极和触控感应电极之间的互电容生成相应频率的第一方波信号；
所述频率检测模块检测所述第一方波信号的第一信号频率；
所述微处理器根据所述第一信号频率判断所述待检测位置是否发生触控；
所述触控检测方法还包括：
在阻抗测量阶段时，所述方波发生电路根据所述阻抗测量槽内待检测物的阻抗生成相应频率的第二方波信号；
所述频率检测模块检测所述第二方波信号的第二信号频率；
所述微处理器根据所述第二信号频率确定所述待检测物的阻抗。
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