CN110824378A - 触摸按键检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种触摸按键检测方法，包括以下步骤：进行初始化：包括设置按键灵敏度；设定基线值的初始值；根据灵敏度设置触摸阈值、噪声阈值，灵敏度越高，触摸阈值和噪声阈值越高，应满足触摸阈值>噪声阈值；初始化结束后，读取传感器采集到的电容值；判断采集到的电容值是否超过基线值+触摸阈值，若否则进入下一步，若是则判定为触摸；判断电容值是否超过基线值+噪声阈值，若是则返回进行下一次检测，若否进入下一步；判断电容值是否低于基线值‑1/4噪声阈值，若是则返回进行下一次检测，若否则进入下一步；根据水桶算法更新基线值；本发明实现动态阈值判别方式的触摸按键检测功能。

Description

触摸按键检测方法
技术领域
本发明涉及触摸开关技术领域，尤其是一种触摸按键检测方法。
背景技术
随着物联网技术的不断发展，传统电子设备越来越重视人机交互方式的革新，老式的机械开关逐渐被触摸式开关所替代，智能门锁、智能灯具等物联网设备已经将触摸按键作为主要的交互方式。
触摸按键根据物理学原理可分为电容式、电阻式、红外线感应式、声波式等等。其中电容式触摸按键应用范围广，由于其没有任何机械部件，不会产生磨损，因此寿命长，维护成本低。电容式触摸按键基本结构包含主控芯片、PCB（印制电路板）按键及外壳覆盖材料如玻璃、亚克力板等。出于成本考虑，通常在物联网设备中尚未采用较先进的贴合工艺，而是普遍采用胶水粘合方式将PCB按键与外壳覆盖材料相连接，因此按键在使用时间过长、遭受物理碰撞、进水等情况后容易出现按键与覆盖材料接触不良的情况，这会导致触摸按键失灵，影响设备正常功能。
电容式触摸按键发生接触不良，表现为按键电容值突然下降又恢复正常，这是由于覆盖材料本身具有一定的电容值，当其与PCB按键脱离时检测到电容下降，当其恢复后检测到电容上升，为避免出现接触不良而导致按键失效，需要一种触摸按键检测方法以适应该种噪声环境。
目前电容式按键检测可分为静态阈值判别方式和动态阈值判别方式。静态阈值判别方式即确定一个固定阈值，当传感器检测到电容高于该阈值后即认为触摸生效，这种判别方式简单，同时接触不良不会产生干扰，因为接触不良产生的是电容先下降，再上升，不会超过固定阈值，但静态阈值判别方式忽略了环境变化对电容的影响，例如温度、湿度等，当温湿度变化的情况下会出现不识别或误识别的现象。动态阈值判别方式需要依照算法，根据传感器采集到的电容值得到基线值，基线值是动态变化的，在基线值基础上设定相对阈值，因此该相对阈值也是动态变化的，采用动态阈值判别方式可以使触摸按键有效适应缓慢的环境变化，如温度、湿度在不同地区、不同季节的变化，而不受影响。但接触不良对动态阈值判别会产生影响，导致按键失效。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种触摸按键检测方法，针对触摸按键与覆盖材料接触不良的情况，实现动态阈值判别方式的触摸按键检测功能。本发明采用的技术方案是：
一种触摸按键检测方法，包括以下步骤：
步骤S10，进行初始化：包括设置按键灵敏度；设定基线值的初始值；根据灵敏度设置触摸阈值、噪声阈值，灵敏度越高，触摸阈值和噪声阈值越高，应满足触摸阈值>噪声阈值；
步骤S20，初始化结束后，读取传感器采集到的电容值；
步骤S30，判断采集到的电容值是否超过基线值+触摸阈值，若否则进入步骤S40，若是则判定为触摸；
步骤S40，判断电容值是否超过基线值+噪声阈值，若是则返回步骤S20进行下一次检测，若否进入步骤S50；
步骤S50，判断电容值是否低于基线值-1/n噪声阈值，若是则返回步骤S20进行下一次检测，若否则进入步骤S60；
步骤S60，根据水桶算法更新基线值；更新基线值后开启下一次检测。
进一步地，步骤S10中，基线值的初始值设定方法如下：按键没有触摸时采集多次传感器采集到的电容值，取最后一次采集到的电容值作为基线值的初始值。
进一步地，步骤S50中，N取3～4。
进一步地，步骤S60中，水桶算法具体包括：当本次传感器检测到的电容值低于当前基线值，那么基线值变更为本次传感器检测到的电容值；当本次传感器检测到的电容值高于当前基线值，那么计数器加1；如果计数器达到相应阈值，那么基线值增加一个单位值。
更进一步地，单位值是按键触摸时电容值的2‰～5‰。
本发明的优点：本发明实现了当出现触摸按键电容突然下降，又恢复正常的情况下，触摸按键检测功能；解决了PCB按键与覆盖材料接触不良情况下的触摸按键动态阈值检测问题。
附图说明
图1为本发明的检测方法流程图。
图2为本发明的初始化流程图。
图3为本发明的触摸按键检测中各参数变化示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明提出的一种触摸按键检测方法，包括：
步骤S10，进行初始化：包括设置按键灵敏度；设定基线值的初始值；根据灵敏度设置触摸阈值、噪声阈值，灵敏度越高，触摸阈值和噪声阈值越高，应满足触摸阈值>噪声阈值；
本步骤包括三个子步骤，如图2所示，第一个子步骤是设置按键灵敏度；灵敏度设置为1～20中的一个整数，灵敏度反映了采用不同覆盖材料覆盖PCB按键情况下手指触摸后的电容变化，越厚的覆盖材料需要设置越低的灵敏度，同时灵敏度设置还和覆盖材料本身介电常数有关，例如玻璃的介电常数高于亚克力板的介电常数，因此选用玻璃材料作为覆盖材料，需要设置更高的灵敏度；
第二个子步骤是设定基线值的初始值，基线值的初始值设定方法如下：按键没有触摸时采集一定次数传感器采集到的电容值，取最后一次采集到的电容值作为基线值的初始值，目的是为了避免传感器刚刚工作采集到的数据异常，导致触摸按键检测失效；
第三个子步骤是根据灵敏度设置触摸阈值、噪声阈值，灵敏度越高，触摸阈值和噪声阈值越高，应满足触摸阈值>噪声阈值；
步骤S20，初始化结束后，读取传感器采集到的电容值；
通常通过传感器采集电容值；
步骤S30，判断采集到的电容值是否超过基线值+触摸阈值，若否则进入步骤S40，若是则判定为触摸；
如果有手指触摸了按键，那么电容值增加，此时检测到的电容值会超过基线值+触摸阈值，即判定为触摸，如果没有手指触摸按键，那么电容值不会增加，此时检测到的电容值不会超过基线值+触摸阈值，进入下一步S40；
步骤S40，判断电容值是否超过基线值+噪声阈值，若是则返回步骤S20进行下一次检测，若否进入步骤S50；
当外界环境存在干扰时，例如电磁干扰、电压波动、快速温湿度变化时，会导致触摸按键传感器检测到的电容波动，这种波动如果超过了噪声阈值范围，即传感器检测到的电容值超过了基线值+噪声阈值，可以认为数据异常，忽略本次数据，开启下一次检测；否则，进入下一步S50；
步骤S50，判断电容值是否低于基线值-1/n噪声阈值，若是则返回步骤S20进行下一次检测，若否则进入步骤S60；
N通常取3～4，本例中取4；如果存在PCB按键与覆盖材料接触不良的情况，那么电容会突然下降，再恢复正常，因此当传感器检测到的电容值低于基线值-1/4噪声阈值，可以认为发生了接触不良的情况，忽略本次数据，开启下一次检测。否则，进入下一步S60；
步骤S60，根据水桶算法更新基线值；更新基线值后开启下一次检测；
水桶算法是指：当本次传感器检测到的电容值低于当前基线值，那么基线值变更为本次传感器检测到的电容值；当本次传感器检测到的电容值高于当前基线值，那么计数器加1；如果计数器达到相应阈值，那么基线值增加一个单位值；一个单位值可以是按键触摸时电容值的2‰～5‰；
图3中，a线代表基线值+触摸阈值，b线代表基线值+噪声阈值，c线代表传感器实时检测到的电容值，d线代表基线值，e线代表基线值-1/4噪声阈值；
检测开始时，没有手指触摸，此时c线表示的传感器检测到的电容值不满足方案中的三个判断，因此依据水桶算法更新基线(d线)；
根据图1中的判断逻辑，检测到的电容值只有在基线值-1/4噪声阈值与基线值+噪声阈值之间范围内，才会依据水桶算法更新基线值d；
当手指按下后，传感器检测到的电容值（c线）突然上升，表示电容增大，并超过了基线值+触摸阈值（a线），满足方案中第一个判断条件，此时判定为触摸生效，基线不更新；
当手指松开后，传感器检测到的电容值（c线）恢复正常，基线(d线)继续更新；
经过一段时间，通过移动覆盖材料模拟接触不良的情况，可以看到传感器检测到的电容值（c线）突然下降，此时满足方案中第三个判断条件，因此基线（d线）未更新，避免了动态阈值波动，保证了接触不良情况下不会发生按键检测失效。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种触摸按键检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S10，进行初始化：包括设置按键灵敏度；设定基线值的初始值；根据灵敏度设置触摸阈值、噪声阈值，灵敏度越高，触摸阈值和噪声阈值越高，应满足触摸阈值>噪声阈值；
步骤S20，初始化结束后，读取传感器采集到的电容值；
步骤S30，判断采集到的电容值是否超过基线值+触摸阈值，若否则进入步骤S40，若是则判定为触摸；
步骤S40，判断电容值是否超过基线值+噪声阈值，若是则返回步骤S20进行下一次检测，若否进入步骤S50；
步骤S50，判断电容值是否低于基线值-1/n噪声阈值，若是则返回步骤S20进行下一次检测，若否则进入步骤S60；
步骤S60，根据水桶算法更新基线值；更新基线值后开启下一次检测。
2.如权利要求1所述的触摸按键检测方法，其特征在于，
步骤S10中，基线值的初始值设定方法如下：按键没有触摸时采集多次传感器采集到的电容值，取最后一次采集到的电容值作为基线值的初始值。
3.如权利要求1所述的触摸按键检测方法，其特征在于，
步骤S50中，N取3～4。
4.如权利要求1所述的触摸按键检测方法，其特征在于，
步骤S60中，水桶算法具体包括：当本次传感器检测到的电容值低于当前基线值，那么基线值变更为本次传感器检测到的电容值；当本次传感器检测到的电容值高于当前基线值，那么计数器加1；如果计数器达到相应阈值，那么基线值增加一个单位值。
5.如权利要求4所述的触摸按键检测方法，其特征在于，
单位值是按键触摸时电容值的2‰～5‰。
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