CN111994093B - 一种触摸装置及触摸检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种触摸装置及触摸检测方法，步骤1，接通电源；步骤2，初始化；步骤3，按键时，触摸膜片检测到信号，获取信号量，获取区域坐标；步骤4，根据信号量大小获取膜片状态；如果信号量大于或者等于阈值，执行下步；如果信号量小于阈值，转步骤3；步骤5，发送信号量大小、区域坐标给控制芯片；步骤6，根据区域坐标计算出区域按键值；步骤7，根据区域按键值计算出该区域压力传感器的压力阈值；步骤8，根据压力稳态值和该区域压力传感器的压力阈值，对压力传感器的压力瞬时值进行比较；步骤9，如果压力瞬时值减去压力稳态值大于或等于压力阈值，则判定压力传感器被触发并反馈到控制芯片，同时反馈按键状态和区域按键值给总线。

Description

一种触摸装置及触摸检测方法

技术领域

本发明涉及触摸控制技术领域，尤其涉及一种触摸装置及触摸检测方法。

背景技术

随着轿车在人们日常生活中的普及以及轿车电子在轿车应用领域价值不断地扩大，人们在选择家用轿车时，对舒适性要求不断提高，因此在整车的设计中舒适性能也受到越来越广泛地重视，舒适性能已成为购车因素的一项重要指标。因此即使在许多中低端的轿车上这种需求也随处可见，与此同时越来越多的舒适性能和“智能”应用被集成到了车身电子的领域。

驾驶员必须用手来控制方向盘，传统的方向盘只具备控制方向和喇叭的功能，为便于驾驶员灵活操作和减轻操作负担。现在轿车的方向盘在它上面往往会集成用于控制其他功能的按键，例如控制收音机的操作按钮、控制指示灯亮灭、手机蓝牙免提、自动巡航控制按钮，有些高端车型甚至还预留了用户可配置功能的按键。方向盘按键的不同风格体现了每种车型不同的个性，因此方向盘按键设计正受到越来越多国内外车厂的关注。

方向盘需要负责采集来自方向盘按键的各种控制信号，然后通过LIN/CAN总线将这些信号传递给车内其他的控制器单元。因此采集方向盘按键信号及其数据处理的过程显得尤为重要。

现有国内相关厂商对方向盘按键处理的流程为：首先对触摸位置的信号量进行数据反馈，然后计算出坐标值和按键号，紧接着根据设置的压力稳态值和瞬时值大小来决定是否触发进而判断按键是否按下及其按键号，最后将有效数据打包发送到相应的总线上去。

现有的方向盘按键装置，存在以下缺陷：

(1)受限于触摸片生产及其加工工艺，按键的各个区域的灵敏度及其反馈的信号量并非均匀分布，对于按键区域的信号量的阈值必须区分区域并单独设置；

(2)受限于方向盘按键的压力检测依托于悬浮机构，按键的各个区域的压力阈值也并非均匀分布，对于按键区域的压力的阈值必须区分区域并单独设置；

(3)压力检测和触摸片反馈信号各自单独检测及应用，没有统一协调配合；

(4)受限于生产工艺及其组装工艺以及老化等因素，压力传感器检测的稳态值并非一成不变，会伴随性的产生差异。

针对这些问题，我们发明了一种触摸装置及触摸检测方法。

发明内容

本发明的发明目的在于解决现有的方向盘按键装置，存在按键区域的信号量的阈值必须区分区域并单独设置、按键区域的压力的阈值必须区分区域并单独设置、压力检测和触摸片反馈信号各自单独检测及应用，没有统一协调配合，压力传感器检测的稳态值并非一成不变，会伴随性的产生差异的问题。其具体解决方案如下：

一种触摸检测方法，按照以下步骤进行：

步骤1，装置接通电源，开始；

步骤2，程序初始化，装置进入检测状态；

步骤3，当驾驶员碰触相应按键时，触摸膜片检测到信号，获取信号量，获取区域坐标；

步骤4，根据信号量大小获取膜片状态；如果信号量大于或者等于信号的阈值，则执行下一步；如果信号量小于信号的阈值，则转步骤3；

步骤5，发送信号量大小、区域坐标给控制芯片；

步骤6，控制芯片根据区域坐标计算出区域按键值；

步骤7，根据区域按键值计算出该区域压力传感器的压力阈值；

步骤8，根据压力稳态值和该区域压力传感器的压力阈值，对压力传感器的压力瞬时值进行比较；

步骤9，如果压力瞬时值减去压力稳态值大于或等于压力阈值，则判定压力传感器被触发并反馈压力传感器状态到控制芯片，同时控制芯片反馈按键状态和区域按键值给总线；

或，如果压力瞬时值减去压力稳态值小于压力阈值，则判定压力传感器被误触发，转步骤3；

步骤10，总线通过第一收发器、第二收发器，将按键状态和区域按键值发送给中央处理器，执行相关控制；

步骤11，当驾驶员未碰触相应按键时，控制芯片实时更新压力稳态值，即触摸膜片未感应到信号时压力传感器检测到的压力值为压力稳态值。

进一步地，所述第一收发器、第二收发器为LIN/CAN总线或者LIN总线或者CAN总线中的任一种。

用于实现上述一种触摸检测方法的一种触摸装置，包括面盖，设于面盖下面的触摸膜片，设于触摸膜片下面的支承件，设于支承件下面的PCB板，设于PCB板背面的压力传感器，设于PCB板下方的底座，面盖与底座合拢。所述触摸膜片、所述压力传感器分别与所述PCB板电连接。

进一步地，所述PCB板包括控制芯片、与控制芯片电连接的第一收发器，控制芯片与触摸膜片电连接。

进一步地，所述面盖用于隔离手指与触摸膜片直接接触，同时将检测到驾驶员手指按压的压力传导到压力传感器；面盖上设有多个区域按键。

进一步地，所述触摸膜片用于检测手指按压的信号量，并将按压的区域坐标及信号量反馈给控制芯片；触摸膜片上设有多个区域按键值。

进一步地，所述压力传感器用于检测手指传导过来的压力值，并经过AD转换和按一定比例信号放大，将结果反馈给控制芯片。

进一步地，所述控制芯片用于对接收的压力值和按压的信号量及其区域坐标进行处理。

进一步地，所述第一收发器，将控制芯片的数据传送至车载中控台的第二收发器接收，第二收发器与中央处理器电连接，第一收发器和第二收发器为LIN/CAN总线或者LIN总线或者CAN总线中的任一种。

进一步地，触摸装置安装于汽车方向盘上，用于控制汽车中的电子设备；AD转换和信号放大电路分别设置于PCB板中。

综上所述，采用本发明的技术方案具有以下有益效果：

本发明解决了现有的方向盘按键装置，存在按键区域的信号量的阈值必须区分区域并单独设置、按键区域的压力的阈值必须区分区域并单独设置、压力检测和触摸片反馈信号各自单独检测及应用，没有统一协调配合，压力传感器检测的稳态值并非一成不变，会伴随性的产生差异的问题。本方案具有以下优点：

(1)利用基于触摸膜片与压力传感器检测的方向盘按键状态检测方法，减少了误触发状态、针对车载按键老化、安装误差大的问题，提高了稳定性。

(2)为车载按键状态处理提供了将触摸膜片信号与压力检测值统一协调使用的新思路和方法。

(3)本发明在应用中简便有效，不会对方向盘按键性能和驾驶员操作舒适性产生负面影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还能够根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种触摸装置的分解图；

图2为本发明一种触摸装置的方框图；

图3为本发明的面盖区域的示意图；

图4为本发明的压力稳态值、压力瞬间值、压力阈值的关系图。

附图标记说明：

10-触摸装置，11-面盖，12-触摸膜片，13-支承件，14-PCB板，15-压力传感器，16-底座，17-控制芯片，18-第一收发器，19-区域按键值，20-中控台，21-第二收发器，22-中央处理器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

PCB板即Printed Circuit Board的缩写，中文为印刷电路板。CAN是ControllerArea Network的缩写，中文叫控制器局域网络。AD转换为Analogue-to-digitalConversion的缩写，中文为模拟信号换转为数字信号的意思。LIN为Line的缩写，中文为线路的意思。

如图1至3所示，一种触摸装置10，包括面盖11，设于面盖11下面的触摸膜片12，设于触摸膜片12下面的支承件13，设于支承件13下面的PCB板14，设于PCB板14背面的压力传感器15，设于PCB板14下方的底座16，面盖11与底座16合拢，合拢方式可以通过卡扣扣合或者通过螺钉紧固(图中未画出)。触摸膜片12、压力传感器15分别与PCB板14电连接。

进一步地，PCB板14包括控制芯片17、与控制芯片17电连接的第一收发器18，控制芯片17与触摸膜片12电连接。

进一步地，面盖11用于隔离手指与触摸膜片12直接接触，同时将检测到驾驶员手指按压的压力传导到压力传感器15，面盖11上设有多个区域按键(分布于面盖11的中部区域，图中未画出)。

进一步地，触摸膜片12用于检测手指按压的信号量，并将按压的区域坐标及信号量反馈给控制芯片17，触摸膜片12上设有多个区域按键值19。本实施例中包括1至9个区域按键值19，如图3所示，每个区域按键值19代表不同的按键功能，比如：1号键(区域按键值19)为向上调节，7号键为向下调节，3号键为向左调节，5号键为向右调节，4号键为确认/OK，2号键为语音启动，6号键为浏览功能，8号键为减小/上一曲，9号键为增加/下一曲。

进一步地，压力传感器15用于检测手指传导过来的压力值，并经过AD转换和按一定比例信号放大，将结果反馈给控制芯片17。

进一步地，控制芯片17用于对接收的压力值和按压的信号量及其区域坐标进行处理。

进一步地，第一收发器18，将控制芯片17的数据传送至车载中控台20的第二收发器21接收，第二收发器21与中央处理器22电连接(第二收发器21和中央处理器22设置于中控台20中)，第一收发器18和第二收发器21为LIN/CAN总线或者LIN总线或者CAN总线中的任一种(根据具体产品匹配情况来选择)。

进一步地，触摸装置10安装于汽车方向盘上，用于控制汽车中的电子设备，AD转换和信号放大电路(图中未画出)分别设置于PCB板14中。

具体的触摸装置10的结构，可根据具体方向盘安装位置及按键功能的多少来设计。

上述一种触摸装置用于实现以下的一种触摸检测方法，按照以下步骤进行：

步骤1，装置接通电源，开始；

步骤2，程序初始化，装置进入检测状态；

步骤3，当驾驶员碰触相应按键(也就是区域按键)时，触摸膜片12检测到信号，获取信号量，获取区域坐标；

步骤4，根据信号量大小获取膜片(指触摸膜片12)状态；如果信号量大于或者等于信号的阈值(由程序预先设置好)，则执行下一步；如果信号量小于信号的阈值，则转步骤3；

步骤5，发送信号量大小、区域坐标给控制芯片17；

步骤6，控制芯片17根据区域坐标计算出区域按键值19；

步骤7，根据区域按键值19计算出该区域压力传感器15的压力阈值(如图4所示)；

步骤8，根据压力稳态值和该区域压力传感器15的压力阈值，对压力传感器15的压力瞬时值进行比较；(如图4所示)

步骤9，如果压力瞬时值减去压力稳态值大于或等于压力阈值，则判定压力传感器15被触发并反馈压力传感器15状态到控制芯片17，同时控制芯片17反馈按键状态和区域按键值19给总线；

或，如果压力瞬时值减去压力稳态值小于压力阈值，则判定压力传感器被误触发，转步骤3；

步骤10，总线通过第一收发器18、第二收发器21，将按键状态和区域按键值19发送给中央处理器22，执行相关控制；

步骤11，当驾驶员未碰触相应按键时，控制芯片17实时更新压力稳态值，即触摸膜片未感应到信号时压力传感器15检测到的压力值为压力稳态值。

本发明中的触摸膜片12和压力传感器15，控制芯片17，均属于现有技术，其具体的结构和工作原理，在此不作赘述。

需要特别说明的是，对应不同区域的区域按键值19的压力阈值是不同的，本实施例中的1至9个区域按键值19的压力阈值，根据实验标定，每个区域按键值19与其对应的压力阈值(其单位为N)的关系表如下：

表中的m1至m9为各不相等的正数值。

综上所述，采用本发明的技术方案具有以下有益效果：

本发明解决了现有的方向盘按键装置，存在按键区域的信号量的阈值必须区分区域并单独设置、按键区域的压力的阈值必须区分区域并单独设置、压力检测和触摸片反馈信号各自单独检测及应用，没有统一协调配合，压力传感器检测的稳态值并非一成不变，会伴随性的产生差异的问题。本方案具有以下优点：

(1)利用基于触摸膜片与压力传感器检测的方向盘按键状态检测方法，减少了误触发状态(包括触摸膜片误触发和压力误触发)、针对车载按键老化、安装误差大的问题，提高了稳定性。

(2)为车载按键状态处理提供了将触摸膜片信号与压力检测值统一协调使用的新思路和方法。

(3)本发明在应用中简便有效，不会对方向盘按键性能和驾驶员操作舒适性产生负面影响。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种触摸检测方法，其特征在于，按照以下步骤进行：

步骤1，装置接通电源，开始；

步骤2，程序初始化，装置进入检测状态；

步骤3，当驾驶员碰触相应按键时，触摸膜片检测到信号，获取信号量，获取区域坐标；

步骤4，根据信号量大小获取膜片状态；如果信号量大于或者等于信号的阈值，则执行下一步；如果信号量小于信号的阈值，则转步骤3；

步骤5，发送信号量大小、区域坐标给控制芯片；

步骤6，控制芯片根据区域坐标计算出区域按键值；

步骤7，根据区域按键值计算出该区域压力传感器的压力阈值；

步骤8，根据压力稳态值和该区域压力传感器的压力阈值，对压力传感器的压力瞬时值进行比较；

步骤9，如果压力瞬时值减去压力稳态值大于或等于压力阈值，则判定压力传感器被触发并反馈压力传感器状态到控制芯片，同时控制芯片反馈按键状态和区域按键值给总线；

或，如果压力瞬时值减去压力稳态值小于压力阈值，则判定压力传感器被误触发，转步骤3；

步骤10，总线通过第一收发器、第二收发器，将按键状态和区域按键值发送给中央处理器，执行相关控制；

步骤11，当驾驶员未碰触相应按键时，控制芯片实时更新压力稳态值，即触摸膜片未感应到信号时压力传感器检测到的压力值为压力稳态值。

2.根据权利要求1所述一种触摸检测方法，其特征在于：所述第一收发器、第二收发器为LIN/CAN总线或者LIN总线或者CAN总线中的任一种。

3.一种用于实现权利要求1或2中任一项所述一种触摸检测方法的一种触摸装置，其特征在于：包括面盖，设于面盖下面的触摸膜片，设于触摸膜片下面的支承件，设于支承件下面的PCB板，设于PCB板背面的压力传感器，设于PCB板下方的底座，面盖与底座合拢；所述触摸膜片、所述压力传感器分别与所述PCB板电连接。

4.根据权利要求3所述一种触摸装置，其特征在于：所述PCB板包括控制芯片、与控制芯片电连接的第一收发器，控制芯片与触摸膜片电连接。

5.根据权利要求4所述一种触摸装置，其特征在于，所述面盖用于隔离手指与触摸膜片直接接触，同时将检测到驾驶员手指按压的压力传导到压力传感器；面盖上设有多个区域按键。

6.根据权利要求5所述一种触摸装置，其特征在于：所述触摸膜片用于检测手指按压的信号量，并将按压的区域坐标及信号量反馈给控制芯片；触摸膜片上设有多个区域按键值。

7.根据权利要求6所述一种触摸装置，其特征在于：所述压力传感器用于检测手指传导过来的压力值，并经过AD转换和按一定比例信号放大，将结果反馈给控制芯片。

8.根据权利要求7所述一种触摸装置，其特征在于：所述控制芯片用于对接收的压力值和按压的信号量及其区域坐标进行处理。

9.根据权利要求8所述一种触摸装置，其特征在于：所述第一收发器，将控制芯片的数据传送至车载中控台的第二收发器接收，第二收发器与中央处理器电连接，第一收发器和第二收发器为LIN/CAN总线或者LIN总线或者CAN总线中的任一种。

10.根据权利要求9所述一种触摸装置，其特征在于：触摸装置安装于汽车方向盘上，用于控制汽车中的电子设备；AD转换和信号放大电路分别设置于PCB板中。

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