CN109474267A - 一种金属触控键盘及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种金属触控键盘及其制作方法，通过在按键凹槽内设置有用于接收触控信号的按键模块和对触控信号进行识别的触摸控制模块；所述按键模块包括：红外触控电路；所述红外触控电路包括：红外发射管和红外接收管；所诉红外发射管和按键凹槽相联系，当有物体按在按键凹槽上遮挡红外发射管时，红外发射管发射的红外信号会反射给红外接收管。所述触摸控制模块接收红外接收管发送的所述电平信号，并识别出电平信号所对应的按键值，以及将所述按键值输出到上位机。本发明利用遮挡红外发射管触发按键，克服了电阻按键因为按压频繁导致易损坏和电容按键可能因为水渍导致的误操作等缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及电子设备制造技术领域，尤其涉及的是一种金属触控键盘及其制作方法。
背景技术
随着触摸技术的发展，越来越多产品使用触摸技术。而市场上很多产品使用电容技术和电阻技术开发触摸产品。应用这两种技术开发产品的缺点：
1、它们触摸面板是很薄的玻璃或者是塑料（例如电磁炉、电容触摸屏），玻璃和塑料比较容易碎裂；
2、如果电容屏触摸接触面上有大量水渍时，触摸屏将失效或者会产生误触发动作；
3、电阻触摸屏有按压寿命，因为它是靠电阻屏面上的微小形变来改变电阻值，当你按压几十万次同一个点时，电阻屏的这个点可能会触摸失效。
因此，现有技术有待于进一步的改进。
发明内容
鉴于上述现有技术中的不足之处，本发明的目的在于提供一种金属触控键盘及其制作方法，解决现有技术中使用的触控面板易碎和容易出现触控失效的缺陷。
本发明公开的第一实施例为一种金属触控键盘，与上位机连接，其中，包括：
金属面板，所述金属面板前表面设置有按键感应区域，所述金属面板的后表面设置有与按键感应区域相对应设置的按键凹槽；
所述按键凹槽内设置有用于接收触控信号的按键模块和对触控信号进行识别的触摸控制模块；
所述按键模块包括：红外触控电路；
所述红外触控电路包括：用于接收红外信号的红外接收管和接收红外接收管转发的红外信号并将红外信号转换成电平信号的红外发射管；
所述触摸控制模块与所述红外发射管相连接，用于接收红外发射管发送的所述电平信号，以及将识别出所述电平信号所对应的按键值输出到上位机。
可选的，所述红外触控电路还包括：第一电阻、用于对红外发射管进行开关控制的PNP型三级管；
所述红外发射管与所述PNP型三级管的集电极相连接，所述红外接收管的正极与电源模块的供电端相连接。
可选的，所述触摸控制模块还连接有多个用于对LED灯显示亮度进行调节控制的LED背光模块；
所述LED背光模块包括：多个LED电路；
所述LED电路包括：NPN型三极管，连接在所述NPN型三级管基极上的第二电阻、连接在所述NPN型三级管集电极上的多个LED和第三电阻。
可选的，还包括：通讯控制模块和与所述通讯控制模块相连的USB接口、PS/2通讯接口、串口通讯接口；
所述通讯控制模块还连接有：用于输出音频信号的蜂鸣器模块和用于供电的电源模块。
可选的，所述按键模块还设置有感控区域调节子单元，用于对键盘上方的红外感控距离进行调节。
可选的，所述电源模块还连接有电压转换模块；
所述电压转换模块，用于将接收到的电源电压值转换成预设工作电压。
本发明第二实施例公开了一种金属触控键盘的制作方法，其中，包括：
制作前表面设置有按键感应区域和后表面设置有按键凹槽的金属触控面板和与所述按键感应区域相适配的金属按键；
在所述按键感应区域安装金属按键，所述金属按键与金属触控面板一体成型；
在所述按键凹槽内安装用于接收触控信号的按键模块和对触控信号进行识别的触摸控制模块。
可选的，所述按键模块还包括红外触控电路；所述红外触控电路还包括：用于对红外感控距离进行调节的感控区域调节子单元；
所述制作方法还包括步骤：
调节红外触控电路，将键盘上方的红外感控距离调节为预设高度，并将所述红外触控电路粘贴到相对应的所述按键凹槽内。
可选的，所述方法还包括：
安装通讯控制模块，分别建立所述通讯控制模块与USB接口、PS/2通讯接口、串口通讯接口之间的连接；
以及，建立所述通讯控制模块与用于输出音频信号的蜂鸣器模块和用于供电的电源模块之间的连接；
将电源模块与所述通讯控制模块之间连接电压转换模块。
可选的，所述方法还包括：
建立所述触摸控制模块与通讯控制模块之间的 UART通讯连接。
有益效果，本发明提供了一种金属触控键盘及其制作方法，包括：金属面板，所述金属面板前表面设置有按键感应区域，所述金属面板的后表面设置有与按键感应区域相对应设置的按键凹槽；所述按键凹槽内设置有用于接收触控信号的按键模块和对触控信号进行识别的触摸控制模块；所述按键模块包括：红外触控电路；所述红外触控电路包括：用于发射红外信号的红外发射管和接收红外发射管发射的红外信号并将红外信号转换成电平信号的红外接收管；所述触摸控制模块与所述红外接收管相连接，接收红外接收管发送的所述电平信号，并识别出所述电平信号所对应的按键值，以及将所述按键值输出到上位机。本发明提供的金属触控键盘利用红外接收管和发射管进行触摸技术设计，可以利用遮挡红外发射管触发按键，因此克服了现有电阻按键因为按压导致的频繁导致易损坏和电容按键可能因为水渍导致的误操作等缺陷。
附图说明
图1是本发明所提供的一种金属触控键盘的原理结构示意图；
图2是本发明所提供的所述金属触控键盘具体实施例的结构示意图；
图3是本发明所提供的所述触摸控制模块的电路原理图；
图4是本发明所提供的按键模块的电路原理图；
图5是本发明所提供的LED背光模块的电路原理图；
图6是本发明所提供的所述金属触控键盘的制作方法的步骤流程图。
具体实施方式
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仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
现有的触摸技术使用电容触摸技术或者电阻触摸技术，它们通过手指触摸感应区会改变回路的电容值或电阻值，然后用主控芯片监测电容值和电阻值的变化来得知是否有手指按在触摸感应面上，他们的触摸面板通常是是很薄的玻璃或者是塑料。因此现有技术中的按键易碎和易损坏，因此本发明提供了一种金属触控键盘。
本实施例提供了一种金属触控键盘，与上位机连接，如图1所示，包括：
金属面板，所述金属面板前表面设置有按键感应区域，所述金属面板的后表面设置有与按键感应区域相对应设置的按键凹槽；
所述按键凹槽内设置有用于接收触控信号的按键模块100和对触控信号进行识别的触摸控制模块200；
所述按键模块100包括：红外触控电路；
所述红外触控电路包括：用于发射红外信号的红外发射管和接收红外发射管发射的红外信号并将红外信号转换成电平信号的红外接收管；
所述触摸控制模块200与所述红外接收管相连接，接收红外接收管发送的所述电平信号，以及将识别出的所述电平信号所对应的按键值输出到上位机。
本实施例中，按键的面板采用金属面板，不容易破裂，可以起到很好的防爆，防水，而且耐用的效果。在金属面板上的按键也分别采用金属材料制作而成，在金属面板上加工数字、符号，然后滴透明胶生成可以操作的金属面板工艺，并且所述按键与面板一体成型，从而使得整个金属触控键盘更加牢固。
具体的，结合图2至图5所示，本金属触控键盘中设置有红外触控电路，利用红外接收管和发射管进行触摸接收设计。当有物体遮住发射管时，发射管发射的红外信号会反射给红外接收管，红外接收管会转换成电平信号的变化。然后通过触摸控制模块识别此变化的电平，从而得知是哪个按键按下，并且触摸控制模块发送此按键特有的按键值给上位机。
在具体实施例中，图2，所述触摸控制模块由FMS-002控制芯片及其相关外围电路（晶振、复位电路等）组成，其该模块的主要是光触控按键识别的专用集成电路，其功能主要是识别按键、控制LED背光、和上位机通讯。
可选的，所述红外触控电路还包括：第一电阻、用于对红外发射管进行开关控制的PNP型三级管；
所述红外发射管与所述PNP型三级管的集电极相连接，所述红外接收二极管的正极与电源模块的供电端相连接。
可选的，所述触摸控制模块还连接有多个用于对LED灯显示亮度进行调节控制的LED背光模块600；
所述LED背光模块包括：多个LED电路；
结合图4所示，所述LED电路包括：NPN型三极管，连接在所述NPN型三级管基极上的第二电阻、连接在所述NPN型三级管集电极上的多个LED和第三电阻。
图4所示仅仅是LED背光模块中任意三个LED电路的结构示意图，其他LED电路的结构均与图4中所示的电路结构相同。
所述LED背光模块在具体实施时，包括一系列LED灯和由NPN三极管组成的开关，用于控制LED灯的亮灭，方便在光线不好的环境下使用。该LED背光模块可以通过TTL串口发送指令控制全亮、半亮和全灭三种状态。
进一步的，所述金属触控键盘还包括：通讯控制模块400和与所述通讯控制模块400相连的USB接口800、PS/2通讯接口300、串口通讯接口500。
以及，所述通讯控制模块和与所述通讯控制模块相连的USB接口、PS/2通讯接口、串口通讯接口；
所述通讯控制模块还连接有：用于输出音频信号的蜂鸣器模块和用于供电的电源模块；
较佳的，所述电源模块还连接有电压转换模块；
所述电压转换模块，用于将接收到的电源电压值转换成预设工作电压。
可以想到的是，所述按键凹槽内还设置有电源模块，用于为红外触控电路和触摸控制模块供电。所述电源模块还用于为通讯控制模块供电。
该模块管理两种电压，5V电压和3.3V电压。外部5V电源通过电压转换模块给整机提供稳定的3.3V工作电源，保证电路能够在不受外部因素的干扰下稳定工作。
较佳的，所述按键模块还设置有感控区域调节子单元，用于对键盘上方的红外感控距离进行调节。
如图3所示，所述通讯控制模块由STC12LE5A40S2单片机和USB装PS/2芯片组成及其相关的外围电路组成。通讯接口可以是USB HID、PS/2、TTL串口三种接口。
较佳的，所述通讯控制模块200还连接用于输出音频信号的蜂鸣器模块。所述蜂鸣器模块采用统一的音频输出组件，使得所有输入的PIN时所发出的声音无任何差别。用来作为按键按下的提示，当有按键按下时蜂鸣器发声。
为了制作通讯控制模块与USB接口之间的顺利通讯，在上述按键凹槽内，还设置有：USB转PS/2协议芯片700；
所述USB转PS/2协议芯片700连接在所述USB接口800与所述通讯控制模块400之间。
较佳的，根据需要，所述按键电路单元的个数为6-12个。
本发明第二实施例公开了一种金属触控键盘的制作方法，如图6所示，包括：
步骤S1、制作前表面设置有按键感应区域和后表面设置有按键凹槽的金属触控面板和与所述按键感应区域相适配的金属按键；
步骤S2、在所述按键感应区域安装金属按键，所述金属按键与金属触控面板一体成型；
步骤S3、在所述按键凹槽内安装用于接收触控信号的按键模块和对触控信号进行识别的触摸控制模块。
由于本发明中触摸控制模块中利用红外对管做触摸技术，触摸接触面上允许有大量的透明液体，也可以在手上沾有水渍的环境下操作键盘。且操作的灵敏度不会改变，也不会出现误触发按键动作，因此可以取得很好的防止误操作的效果。
进一步的，所述红外触控电路还包括：用于对红外感控距离进行调节的感控区域调节子单元；
所述制作方法还包括步骤：
调节红外触控电路，将键盘上方的红外感控距离调节为预设高度，并将所述红外触控电路粘贴到相对应的所述按键凹槽内。
上述步骤中的预设高度与触控有效区域相对应，较佳的设置为：位于按键槽孔正上方0~5mm高度（可通过调节按键电路中的电阻值调节感应高度）有效，有效防止误触发按键动作。即感应触发区域有一个水平和垂直高度的限制，只有在这个水平面上和小于这个高度范围能才能触发按键动作。当手指在按键正上方由远到近直到距离小于5mm时按键触发动作一次。
另外，所述方法还包括：
安装通讯控制模块，分别建立所述通讯控制模块与USB接口、PS/2通讯接口、串口通讯接口之间的连接；
以及，建立所述通讯控制模块与用于输出音频信号的蜂鸣器模块和用于供电的电源模块之间的连接；
将电源模块与所述通讯控制模块之间连接电压转换模块。
进一步的，所述方法还包括：
建立所述触摸控制模块与通讯控制模块之间的 UART通讯连接。
本发明提供了一种金属触控键盘及其制作方法，包括：金属面板，所述金属面板前表面设置有按键感应区域，所述金属面板的后表面设置有与按键感应区域相对应设置的按键凹槽；所述按键凹槽内设置有用于接收触控信号的按键模块和对触控信号进行识别的触摸控制模块；所述按键模块包括：红外触控电路；所述红外触控电路包括：用于发射红外信号的红外发射管和接收红外发射管发射的红外信号并将红外信号转换成电平信号的红外接收管；所述触摸控制模块与所述红外接收管相连接，接收红外接收管发送的所述电平信号，并识别出所述电平信号所对应的按键值，以及将所述按键值输出到上位机。本发明提供的金属触控键盘利用红外接收管和发射管进行触摸技术设计，可以利用遮挡红外发射管触发按键，因此克服了现有电阻按键因为按压导致的频繁导致易损坏和电容按键可能因为水渍导致的误操作等缺陷。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种金属触控键盘，与上位机连接，其特征在于，包括：
金属面板，所述金属面板前表面设置有按键感应区域，所述金属面板的后表面设置有与按键感应区域相对应设置的按键凹槽；
所述按键凹槽内设置有用于接收触控信号的按键模块和对触控信号进行识别的触摸控制模块；
所述按键模块包括：红外触控电路；
所述红外触控电路包括：用于发射红外信号的红外发射管和接收红外发射管发射的红外信号并将红外信号转换成电平信号的红外接收管；
所述触摸控制模块与所述红外接收管相连接，用于接收红外接收管发送的所述电平信号，以及将识别出所述电平信号所对应的按键值输出到上位机。
2.根据权利要求1所述的金属触控键盘，其特征在于，所述红外触控电路还包括：第一电阻、用于对红外发射管进行开关控制的PNP型三级管；
所述红外发射管与所述PNP型三级管的集电极相连接，所述红外接收管的正极与电源模块的供电端相连接。
3.根据权利要求1所述的金属触控键盘，其特征在于，所述触摸控制模块还连接有多个用于对LED灯显示亮度进行调节控制的LED背光模块；
所述LED背光模块包括：多个LED电路；
所述LED电路包括：NPN型三极管，连接在所述NPN型三级管基极上的第二电阻、连接在所述NPN型三级管集电极上的多个LED和第三电阻。
4.根据权利要求1所述的金属触控键盘，其特征在于，还包括：通讯控制模块和与所述通讯控制模块相连的USB接口、PS/2通讯接口、串口通讯接口；
所述通讯控制模块还连接有:用于输出音频信号的蜂鸣器模块和用于供电的电源模块。
5.根据权利要求3所述的金属触控键盘，其特征在于，所述按键模块还设置有感控区域调节子单元，用于对键盘上方的红外感控距离进行调节。
6.根据权利要求4所述的金属触控键盘，其特征在于，所述电源模块还连接有电压转换模块；
所述电压转换模块，用于将接收到的电源电压值转换成预设工作电压。
7.一种如权利要求1所述的金属触控键盘的制作方法，其特征在于，包括：
制作前表面设置有按键感应区域和后表面设置有按键凹槽的金属触控面板和与所述按键感应区域相适配的金属按键；
在所述按键感应区域安装金属按键，所述金属按键与金属触控面板一体成型；
在所述按键凹槽内安装用于接收触控信号的按键模块和对触控信号进行识别的触摸控制模块。
8.根据权利要求7所述的金属触控键盘的制作方法，其特征在于，所述按键模块还包括：红外触控电路；所述红外触控电路包括：用于对红外感控距离进行调节的感控区域调节子单元；
所述制作方法还包括步骤：
调节红外触控电路，将键盘上方的红外感控距离调节为预设高度，并将所述红外触控电路粘贴到相对应的所述按键凹槽内。
9.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于，还包括：
安装通讯控制模块，分别建立所述通讯控制模块与USB接口、PS/2通讯接口、串口通讯接口之间的连接；
以及，建立所述通讯控制模块与用于输出音频信号的蜂鸣器模块和用于供电的电源模块之间的连接；
将电源模块与所述通讯控制模块之间连接电压转换模块。
10.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于，还包括：
建立所述触摸控制模块与通讯控制模块之间的UART通讯连接。
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| WO2022260631A1 (en) * | 2021-06-08 | 2022-12-15 | Kuecuekdumlu Alper | Touch command control card system operating behind a metal surface |
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