CN115237286B - 一种电容触摸传感电路的触摸检测方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种电容触摸传感电路的触摸检测方法及装置，通过比较信噪比和信噪比门限判定电容是否进入触摸监控状态，同时开启检测信号时间跨度是否超过触摸建立门限以及从进入触摸监控状态开始累计的信噪比未超过信噪比门限的检测信号数量是否超过触摸释放门限，以确定电容是从触摸监控状态直接进入触摸释放状态，或从触摸监控状态先进入触摸建立状态再进入触摸释放状态。本发明根据检测信号特征，将电容状态分为相互制约的触摸监控状态、触摸建立状态以及触摸释放状态，可以确定电容是否被触摸以及何时被触摸，相比于现有技术本发明无论在有EMI干扰还是无EMI干扰下都可以进行电容充电时长增量的准确检测。

Description

一种电容触摸传感电路的触摸检测方法及装置
技术领域
本发明属于电子器件检测技术领域，具体涉及一种电容触摸传感电路的触摸检测方法及装置。
背景技术
电容触摸传感器是使用单个传感器电极来测量电极与触摸传感器电路的直流地之间的视在电容。
参考图1，图1为触摸传感器电路上电容分布示意图。图1的触摸传感器电路当没有触摸时，视在电容为基电容或寄生电容，由芯片内部电容Ccomponent、走线与电路参考地的电容Ctrace、触摸电极与电路参考地电容Celectrode组合而成。“未触摸”电容初始化及无按键触摸期间自动测量，并用作检测电容变化的参考电容。当有触摸时，将通过“人体模型”引入一条平行于地的路径，从而增加传感器的视在电容。触摸电容Ctouch与基电容形成并联组合，这种增加称为触摸增量。
参考图2以及图3，图2为使用充电时长测量电路测量电容充电时长的示意图。图3为测量出的充电电容的充电时长以及放电时长的周期示意图。使用图2中的充电时长测量电路测量，可以对电容触摸传感器进行周期性充放电。在时钟CLK作用下对电容检测的电子Digital输出为信号AD_CAPDET_CLKOUT，如图3所示。电容N次充放电时长N*T，使用CLK_40M时钟作为计数单位。手指触摸touch pad时，视在电容增加，导致周期性充电时间加长，因此电容N次充放电时长N*T增加。
参考图4，图4为电容无电磁干扰EMI时，电容变化百分比的变化示意图。在图中4中如果无EMI，由于电容充电时长增量明显，因此可以使用常规的阈值检测方法。然而当加以EMI干扰时，如图5所示电容充电时长增量可能会淹没在电磁干扰里，无法使用常规的阈值检测方法。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种电容触摸传感电路的触摸检测方法及装置。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
第一方面，本发明提供的本一种电容触摸传感电路的触摸检测方法包括：
采集在历史时间窗口内电容无触摸状态下的噪声信号以及在当前时间窗口内电容有触摸状态下的检测信号；
其中，一个噪声信号对应一个检测信号；
根据噪声信号的水平以及检测信号的水平，计算每个检测信号的信噪比；
判断当前时间窗口内是否存在一个检测信号的信噪比满足信噪比门限，如果是则判定电容进入触摸监控状态；
在电容进入触摸监控状态后，确定从第一个满足信噪比门限的检测信号开始至当前时刻满足信噪比门限的检测信号的信号时间跨度；
同时开启检测所述信号时间跨度是否超过触摸建立门限以及从进入触摸监控状态开始累计的信噪比未超过信噪比门限的检测信号数量是否超过触摸释放门限；
如果首先检测到信号时间跨度超过触摸建立门限，则判定电容从触摸监控状态直接进入触摸建立状态，在触摸建立状态下如果累计的信噪比超过信噪比门限的检测信号数量超过触摸释放门限，则判定电容进入触摸释放状态；
如果首先检测到累计的信噪比未超过信噪比门限的检测信号数量超过触摸释放门限，则判定电容从触摸监控状态直接进入触摸释放状态。
可选的，所述根据噪声信号的水平以及检测信号的水平，计算每个检测信号的信噪比包括：
将每个检测信号的水平值，与该检测信号对应的噪声信号的水平值求比值，得到每个检测信号的信噪比；
电容进入触摸释放状态之后，所述一种电容触摸传感电路的触摸检测方法还包括：更新历史时间窗口，以更新历史时间窗口内噪声信号的水平。
可选的，所述采集在历史时间窗口内电容无触摸状态下的噪声信号以及在当前时间窗口内电容有触摸状态下的检测信号包括：
使用采样系统与待测的电容触摸传感电路相连接，在采样时钟作用下通过采样电路采集在历史时间窗口内电容无触摸状态下的噪声信号以及在当前时间窗口内电容有触摸状态下的检测信号；
所述采样系统包括：AD-DC变化电路、DC-DC变化电路、耦合器、模拟测试系统以及AD采样电路，AD-DC变化电路输出连接DC-DC变化电路输入，DC-DC变化电路输出连接一个电阻以及连接两个电容之后，待测的电容触摸传感电路相连，所述耦合器的两个输出端跨接在交流三相电与AC-DC变化电路之间，耦合器的输入端连接模拟测试系统，所述模拟测试系统用于输出射频干扰信号至耦合器，AD采样电路连接在待测的电容触摸传感电路的IO输出端，所述电容触摸传感电路包括至少一个电容。
可选的，所述的一种电容触摸传感电路的触摸检测方法还包括：
在电容从触摸监控状态直接进入触摸释放状态的信号时间跨度内，统计检测信号的峰峰值或峰谷值；
将所述峰峰值或峰谷值转化为压力值；
确定每个压力值所在的按压区间；
其中，所述按压区间包括：误触所对应的按压区间、连续点击所对应的按压区间以及单点击所对应的按压区间；
根据压力值所在最多的按压区间，确定用户按压状态。
可选的，所述的一种电容触摸传感电路的触摸检测方法还包括：
在当前时间窗口内，统计电容从触摸监控状态先进入触摸建立状态再进入触摸释放状态的每个信号时间跨度，将每个信号时间跨度作为一个充放电周期；
统计在每个充放电周期内检测信号的幅值；
根据每个充放电周期内检测信号的幅值，计算电容在当前时间窗口后所达到的容值；
将电容所达到的容值与未充电前的容值进行比较，确定用户在电容上的具体操作。
可选的，所述的一种电容触摸传感电路的触摸检测方法还包括：
将同一充放电周期的检测信号进行相位移位，以使检测信号与其他检测信号的相位差不大于90度；
确定相位移位后的检测信号在采样时钟上升沿所对应的第一位置点以及对应的噪声信号在采样时钟上升沿所对应的第二位置点，或相位移位后的检测信号在采样时钟下降沿所对应的第三位置点以及对应的噪声信号在采样时钟下降沿所对应的第四位置点；
如果第一位置点与第二位置点之间的时间长度为一个采样时钟的倍数且第三位置点与第四位置点之间的时间长度为一个采样时钟的倍数，则确定该充放电周期并未发生漂移；
如果每个充放电周期都未发生漂移，则将每个充放电周期确定为电容实际的充放电周期。
可选的，所述的一种电容触摸传感电路的触摸检测方法还包括：
如果第一位置点与第二位置点之间的时间长度不为一个采样时钟的倍数或第三位置点与第四位置点之间的时间长度不为一个采样时钟的倍数，则确定该充放电周期可能发生漂移；
确定可能发生漂移的充放电周期中第一个检测信号的相位，与该检测信号对应的噪声信号的相位之差，并按照相位之差对可能发生充放电周期进行补偿；
累计所有补偿后的充放电周期，求取均方差；
将未发生漂移的充放电周期按照均方差进行调整，得到电容实际充放电周期。
其中，电容的充电时长增量为
Figure 982673DEST_PATH_IMAGE001
其中，R为充放电的电阻，Ctouch为容值增量， Us(n)在充放电周期内，第n个检测信号的幅值。
可选的，所述的一种电容触摸传感电路的触摸检测方法还包括：
分析噪声信号的频率；
在电容进入触摸释放状态后到重新进入触摸监控状态的时间间隙内，分析检测信号的频率；
将检测信号的频率与对应噪声信号的频率进行对比，确定频率相近的时间间隙范围，作为电容空闲时间范围；
在所述电容空闲时间范围内，停止执行判断电容是否进入触摸监控状态的过程。
第二方面，本发明提供的一种电容触摸传感电路的触摸检测装置包括：
接收模块，用于：
接收采集的在历史时间窗口内电容无触摸状态下的噪声信号以及在当前时间窗口内电容有触摸状态下的检测信号；
其中，一个噪声信号对应一个检测信号；
计算模块，用于：
根据噪声信号的水平以及检测信号的水平，计算每个检测信号的信噪比；
判断当前时间窗口内是否存在一个检测信号的信噪比满足信噪比门限，如果是则判定电容进入触摸监控状态；
在电容进入触摸监控状态后，确定从第一个满足信噪比门限的检测信号开始至当前时刻满足信噪比门限的检测信号的信号时间跨度；
同时开启检测所述信号时间跨度是否超过触摸建立门限以及该时间跨度内信噪比未超过信噪比门限的检测信号数量是否超过触摸释放门限；
如果首先检测到信号时间跨度超过触摸建立门限，则判定电容从触摸监控状态直接进入触摸建立状态，在触摸建立状态下如果累计的信噪比超过信噪比门限的检测信号数量超过触摸释放门限，则判定电容从触摸建立状态进入触摸释放状态；
如果首先检测到累计的信噪比未超过信噪比门限的检测信号数量超过触摸释放门限，则判定电容从触摸监控状态直接进入触摸释放状态。
本发明提供的一种电容触摸传感电路的触摸检测方法及装置，通过对采集历史时间窗口内电容无触摸状态下的噪声信号以及采集电容在当前时间窗口的检测信号；根据噪声信号的水平以及检测信号的水平，计算每个检测信号的信噪比；同时开启检测信号时间跨度是否超过触摸建立门限以及该时间跨度内信噪比未超过信噪比门限的检测信号数量是否超过触摸释放门限；如果首先检测到信号时间跨度超过触摸建立门限，则判定电容从触摸监控状态直接进入触摸建立状态，在触摸建立状态下如果累计的信噪比超过信噪比门限的检测信号数量超过触摸释放门限，则判定电容从触摸建立状态进入触摸释放状态；如果首先检测到累计的信噪比未超过信噪比门限的检测信号数量超过触摸释放门限，则判定电容从触摸监控状态直接进入触摸释放状态。本发明根据检测信号特征，将电容状态分为相互制约的触摸监控状态、触摸建立状态以及触摸释放状态，利用不同电容不同状态的方式可以确定电容是否被触摸以及何时被触摸，相比于现有技术本发明无论在有EMI干扰还是无EMI干扰下都可以进行电容充电时长增量的准确检测。
以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是触摸传感器电路上电容分布示意图；
图2是使用CTMU测量电容充电时长的结构示意图；
图3是正常电容充电时长随采样时钟的变化示意图；
图4是无EMI干扰时电容时长增量的特征示意图；
图5是加以EMI干扰时电容充电时长增量特征示意图；
图6是本发明提供的一种电容触摸传感电路的触摸检测方法的流程示意图；
图7是使用本发明的检测方法检测电容充电时长增量的结果示意图；
图8为本发明提供的检测电容充电时长的所采用的采样系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图6所示，本发明提供的一种电容触摸传感电路的触摸检测方法包括：
S601，采集在历史时间窗口内电容无触摸状态下的噪声信号以及在当前时间窗口内电容有触摸状态下的检测信号；
其中，一个噪声信号对应一个检测信号，本发明中的电容为触摸电容传感器，通过触摸或非触摸可以改变电容触摸传感电路中基电容的大小。
值得说明的是：本发明中历史时间窗口内认为是电容无触摸的数据，视为噪声，而当前时间窗口内是电容可能有触摸的数据，视为检测信号。对于当前时间窗口内的每个检测信号数据，历史时间窗口内都有对应的噪声数据。噪声和检测信号之间有一定的时间提前量，即在用户手触摸之前的一段时间内，电容肯定是无触摸的。
S602，根据噪声信号的水平以及检测信号的水平，计算每个检测信号的信噪比；
本发明可以将每个检测信号的水平值，与该检测信号对应的噪声信号的水平值与求比值，得到每个检测信号的信噪比。
S603，判断当前时间窗口内是否存在一个检测信号的信噪比满足信噪比门限，如果是则判定电容进入触摸监控状态；
值得说明的是：电容在进入触摸监控状态之前的状态，可认为和触摸释放状态等同。
S604，在电容进入触摸监控状态后，确定从第一个满足信噪比门限的检测信号开始至当前时刻满足信噪比门限的检测信号的信号时间跨度；
其中，噪声比门限是预先设置的一个数值，可以根据行业经验以及实际电容的信噪比变化设置。
本发明在电容进入触摸释放状态之后，还可以更新历史时间窗口，以更新历史时间窗口内噪声信号的水平。更新历史时间窗口是按照时间提前量，检测信号数据走一个时间戳，相应的噪声信号数据也要走一个时间戳。目的在于更新噪声信号，更新之后噪声信号的水平之也会响应的发生变化，这样与当前时间窗口内的检测信号进行对比，判定电容的状态可以更准确。
S605，同时开启检测所述信号时间跨度是否超过触摸建立门限以及从进入触摸监控状态开始累计的信噪比未超过信噪比门限的检测信号数量是否超过触摸释放门限；
其中，无论是触摸建立门限还是触摸释放门限均为预先设置的数值，可以根据行业经验以及实际电容的状态变化设置。信号时间跨度为每个满足信噪比门限的检测信号与其他满足信噪比门限的检测信号之间的时间差。
值得说明的是：电容的状态可能存在两种情况，可能情形之一为：由触摸监控状态进入触摸建立状态之后再进入触摸释放状态。可能情形之二为：由触摸监控状态未进入触摸建立状态而直接进入触摸释放状态。
S606，如果首先检测到信号时间跨度超过触摸建立门限，则判定电容从触摸监控状态直接进入触摸建立状态，在触摸建立状态下如果累计的信噪比超过信噪比门限的检测信号数量超过触摸释放门限，则判定电容从触摸建立状态进入触摸释放状态；
值得说明的是：电容在进入触摸监测状态之后，如果信号时间跨度超过触摸建立门限，则可以确定电容是进入触摸建立状态，以下面示例说明本发明的具体过程。
示例1，假设M=3N-3为触摸建立门限，N为触摸释放门限。
当前时间窗口内包括：H1R1…RN-2H2R1…RN-3H3 R1…RN-1 H4 R1…RN，其中，H表示时刻，R表示检测信号。H1和H4的检测信号信噪满足信噪比门限，H1和H4之间的信号时间跨度为3N-3，满足触摸建立门限，电容触发进入触摸建立状态；H4后，还未出现下一个超过信噪比门限的信号之前，累加未超过信噪比门限的信号个数，如果超过了触摸释放门限，触发电容进入触摸释放状态；如此电容由触摸监控状态先进入触摸建立状态再进入触摸释放状态了。
示例2，假设M=N-1为触摸建立门限，N为触摸释放门限。
当前时间窗口内包括：H1R1…RN-2H2 R1…RN，其中，H表示时刻，R表示检测信号。H1和H2之间的信号时间跨度为N-1，超过了触摸建立门限，触发进入触摸建立状态；H2后，还未出现下一个超过信噪比门限的信号之前，累加未超过信噪比门限的信号个数，超过了触摸释放门限，触发进入触摸释放状态；如此判定电容由触摸监控状态先进入触摸建立状态再进入触摸释放状态了。
S607，如果首先检测到累计的信噪比未超过信噪比门限的检测信号数量超过触摸释放门限，则判定电容从触摸监控状态直接进入触摸释放状态。
值得说明的是：电容在进入触摸监控状态之后，很有可能是用户误触或者瞬间碰触，并未形成真实触摸。在这种情况下电容很有可能直接进入触摸释放状态。下面以示例说明本发明直接进入触摸释放状态的具体过程。
示例3，假设M=3N-3为触摸建立门限，N为触摸释放门限。
当前时间窗口内包括：H1R1…RN-2H2R1…RN-3H3 R1…RN，其中，H表示时刻，R表示检测信号。
H1和H2的检测信号的信噪比满足信噪比门限，在H1和H2之间，累加未超过信噪比门限的信号个数，没有超过触摸释放门限；H1和H2之间的信号时间跨度为N-1，没有超过触摸建立门限；H2和H3之间，累加未超过信噪比门限的信号个数，没有超过触摸释放门限；H1和H3之间的信号时间跨度为2N-3，没有超过触摸建立门限；H3后，还未出现下一个超过信噪比门限的信号之前，累加未超过信噪比门限的信号个数，超过了触摸释放门限，触发进入触摸释放状态；如此电容就是由触摸监控状态直接进入触摸释放状态了。
如图7所示，图7为使用本发明的检测方法检测电容充电时长增量的结果示意图，在图7中电容进入触摸监控状态后再到触摸释放状态可以明显看出，未超过信噪比门限的信号数量较多，而信号从触摸监控状态进入触摸建立状态的信号时间跨度满足了触摸建立门限，而后进入触摸释放状态的累计未超过信噪比门限的检测信号明显增多，因此可以触发进入触摸释放状态。
本发明提供的一种电容触摸传感电路的触摸检测方法，通过电容无触摸的噪声信号以及在当前时间窗口有触摸的检测信号；根据噪声信号的水平以及检测信号的水平，计算每个检测信号的信噪比；同时开启检测所述信号时间跨度是否超过触摸建立门限以及该时间跨度内信噪比未超过信噪比门限的检测信号数量是否超过触摸释放门限；如果首先检测到信号时间跨度超过触摸建立门限，则判定电容从触摸监控状态直接进入触摸建立状态，在触摸建立状态下如果累计的信噪比超过信噪比门限的检测信号数量超过触摸释放门限，则判定电容从触摸建立状态进入触摸释放状态；如果首先检测到累计的信噪比未超过信噪比门限的检测信号数量超过触摸释放门限，则判定电容从触摸监控状态直接进入触摸释放状态。本发明根据检测信号特征，将电容状态分为相互制约的触摸监控状态、触摸建立状态以及触摸释放状态，可以确定电容是否被触摸以及何时被触摸，相比于现有技术本发明无论在有EMI干扰还是无EMI干扰下都可以进行电容充电时长增量的准确检测。
作为本发明一种可选的实施方式，所述采集在历史时间窗口内电容无触摸状态下的噪声信号以及在当前时间窗口内电容有触摸状态下的检测信号包括：
使用采样系统与待测的电容触摸传感电路相连接，在采样时钟作用下通过采样电路采集在历史时间窗口内电容无触摸状态下的噪声信号以及在当前时间窗口内电容有触摸状态下的检测信号；
参考图8，本发明的采样系统包括：AD-DC变化电路、DC-DC变化电路、耦合器、模拟测试系统以及AD采样电路，AD-DC变化电路输出连接DC-DC变化电路输入，DC-DC变化电路输出连接一个电阻以及连接两个电容之后，待测的电容触摸传感电路相连，所述耦合器的两个输出端跨接在交流三相电与AC-DC变化电路之间，耦合器的输入端连接模拟测试系统，所述模拟测试系统用于输出射频干扰信号至耦合器，AD采样电路连接在待测的电容触摸传感电路的IO输出端，所述电容触摸传感电路包括至少一个电容。
作为本发明一种可选的实施方式，本发明提供的一种电容触摸传感电路的触摸检测方法还包括：
步骤a1，在电容从触摸监控状态直接进入触摸释放状态的信号时间跨度内，统计检测信号的峰峰值或峰谷值；
步骤b1，将所述峰峰值或峰谷值转化为压力值；
值得说明的是：在信号时间跨度内可能包含噪声信号，由于噪声信号是一个高频信号，而检测信号呈现出来是一个随时间变化幅度会发生变化的一个正常信号，而这种变化是由于用户在触摸时的触摸压力或者点击压力所造成，而检测信号呈现峰值变化，可以从峰值变化获知用户是否是误触或者是连续的点击。
步骤c1，确定每个压力值所在的按压区间；
其中，所述按压区间包括：误触所对应的按压区间、连续点击所对应的按压区间以及单点击所对应的按压区间；
步骤d1，根据压力值所在最多的按压区间，确定用户按压状态。
值得说明的是：峰峰值对应的压力值比较大，而峰谷值对应的压力值较小，用户在触摸时可能是连续点击或单次点击。比如用户玩某种连续点击游戏，或者在抢红包，这两种情况下，用户可能是连续点击也有可能是单次点击，而也有一种情况是用户误触了电容屏幕，这三种情况下，用户触摸电容的信号的峰峰值或峰谷值会出现连续的变化，比如连续点击电容，峰峰值或峰谷值出现规律变化，而如果是误触，则峰峰值或峰谷值会出现突出变化且时间较短，只有一次，而如果用户是单次点击，则峰峰值或峰谷值持续时间相交于误触会增加。而上述的按压区间可以预先采集多次峰峰值或峰谷值，观察以上用户触摸情况，从而确定这些区间，从而选择压力值所在最多的按压区间，这样该按压区间对应的按压状态为用户的按压状态。
作为本发明一种可选的实施方式，本发明提供的一种电容触摸传感电路的触摸检测方法还包括：
步骤a2，在当前时间窗口内，统计电容从触摸监控状态先进入触摸建立状态再进入触摸释放状态的每个信号时间跨度，将每个信号时间跨度作为一个充放电周期；
步骤b2，统计在每个充放电周期内检测信号的幅值；
步骤c2，根据每个充放电周期内检测信号的幅值，计算电容在当前时间窗口后所达到的容值；
步骤d2，将电容所达到的容值与未充电前的容值进行比较，确定用户在电容上的具体操作。
值得说明的是：在电容被触摸后，基电容的容量从小变大，则充电时所需的充放电时长增加。将电容从触摸监控状态先进入触摸建立状态再进入触摸释放状态的每个信号时间跨度作为一个触摸状态下的一个充放电周期，而该充放电周期与未触摸前相比明显增加，而电容的容值不但与充放电周期时长相关，也有电流信号的大小相关，现有电容量的表达式为：C=Q/U，其中Q表示电容器所带电量，U表示电容器两极板的电压，本申请中的电容触摸传感电路中的电容容值增量表示为
ΔC=C-C0
=(Ccomponent+Ctrace+Celectrode+Ctouch)-( Ccomponent+Ctrace+Celectrode)
= Ctouch，
在电容的介电常数以及极板间距没有发生变化的情况下，
U(t)=E*[1-exp(-t/RC)]
其中，E为电源电势，R为充放电的电阻，C为总电容。
由于电容触摸传感电路中的电容为并联，两端电压保持不变，但是容值增量为Ctouch，因此充电时长增量Δt=RCtouchln[E/U(t)]，Q=E/U(t)=It，电流I的大小与电荷单位时间的电荷量相关，It表示电流I的大小与电荷单位时间t相乘得到的电荷量Q。电荷量表现在信号频率对应的幅值，即信号幅度以及相位上，因此
Figure 8398DEST_PATH_IMAGE002
，其中，Us(n)在充放电周期内，第n个检测信号的幅值。
作为本发明一种可选的实施方式，本发明提供的一种电容触摸传感电路的触摸检测方法还包括：
步骤a3，将同一充放电周期的检测信号进行相位移位，以使检测信号与其他检测信号的相位差不大于90度；
值得说明的是：检测信号之间在频域进行相位移位，相当于在时间域的时间延迟或超前，这样让同周期的检测信号之间保持相同的时间间隔，且该时间间隔小于四分之一周期角度对应的时间，这样原来的周期长度可能发生扩充。
步骤b3，确定相位移位后的检测信号在采样时钟上升沿所对应的第一位置点以及对应的噪声信号在采样时钟上升沿所对应的第二位置点，或相位移位后的检测信号在采样时钟下降沿所对应的第三位置点以及对应的噪声信号在采样时钟下降沿所对应的第四位置点；
值得说明的是：在检测信号发生相移之后，历史时间窗口内的对应噪声信号没有相移。在采样时钟的上升沿到来时或下降沿到来时，检测信号与对应的噪声信号所对应的位置点会发生偏移，有可能两者位置点之间的差距超越了一个采样时钟周期。
步骤c3，如果第一位置点与第二位置点之间的时间长度为一个采样时钟的倍数且第三位置点与第四位置点之间的时间长度为一个采样时钟的倍数，则确定该充放电周期并未发生漂移；
步骤d，如果每个充放电周期都未发生漂移，则将每个充放电周期确定为电容实际的充放电周期。
值得说明的是：为了防止采样出现跨越周期的情况，在检测信号进行移位时，并未超过一个采样时钟周期，而如果检测信号和噪声信号，在上升沿或下降沿对应位置点之间差距超过一个采样时钟周期，这种情况下就是充放电周期出现漂移，如果每个充放电周期都未发生漂移，则可以确定该充放电周期较为规律，如此可以确定电容较为准确的实际充放电周期。
作为本发明一种可选的实施方式，本发明提供的一种电容触摸传感电路的触摸检测方法还包括：
步骤a4，如果第一位置点与第二位置点之间的时间长度不为一个采样时钟的倍数或第三位置点与第四位置点之间的时间长度不为一个采样时钟的倍数，则确定该充放电周期可能发生漂移；
步骤b4，确定可能发生漂移的充放电周期中第一个检测信号的相位，与该检测信号对应的噪声信号的相位之差，并按照相位之差对可能发生充放电周期进行补偿；
值得说明的是：如果充放电周期可能发生漂移，则需要对其进行补偿以修正偏移造成的误差。在实际中检测相位因为发生移位，检测信号与对应噪声信号之间存在相位差，该相位差并不是进行移位造成的，而是两者对应之间真实发生的相位差，才会导致充放电周期发生偏移，因此只需根据第一个检测信号与其对应噪声信号之间的相位进行补偿，可以粗略实现偏移修正。
步骤c4，累计所有补偿后的充放电周期，求取均方差；
步骤d4，将未发生漂移的充放电周期按照均方差进行调整，得到电容实际充放电周期。
值得说明的是：由于粗略修正是根据第一个检测信号及其对应的噪声信号机进行的，默认为所有检测信号都类比第一个检测信号，有个别检测信号可能偏离太多，因此对所有补偿后的充放电周期求取均方差。本发明根据均方差进行调整，可以实现充放电周期的精确调整。经过两次补偿调整后，本发明确定出的实际充放电周期更为精确。
作为本发明一种可选的实施方式，本发明提供的一种电容触摸传感电路的触摸检测方法还包括：
步骤a5，分析噪声信号的频率；
步骤b5，在电容进入触摸释放状态后到重新进入触摸监控状态的时间间隙内，分析检测信号的频率；
步骤c5，将检测信号的频率与对应噪声信号的频率进行对比，确定频率相近的时间间隙范围，作为电容空闲时间范围；
值得说明的是：噪声信号是一个高频信号，而检测信号的频率相对而言较低，因此可以通过在进入触摸释放状态后到重新进入触摸监控状态这段时间内，检测信号的频率与噪声信号频率对比，可以确定频率相近的时间范围。如果频率相近说明该段时间长时间可能没有触摸。
步骤d5，在所述电容空闲时间范围内，停止执行判断电容是否进入触摸监控状态的过程。
值得说明的是：在进入触摸释放状态后，电容认为没有电容增量，而重新进入触摸监控状态，电容可能会出现电容增量。而在进入触摸释放状态重新进入触摸监控状态的该段时间内，为了降低监测消耗，可以将该段时间确定为电容空闲时间范围，在这个范围内停止进行电容状态的检测，以提高效率。
本发明提供的一种电容触摸传感电路的触摸检测装置包括：
接收模块，用于：
接收采集的在历史时间窗口内电容无触摸状态下的噪声信号以及在当前时间窗口内电容有触摸状态下的检测信号；
其中，一个噪声信号对应一个检测信号；
计算模块，用于：
根据噪声信号的水平以及检测信号的水平，计算每个检测信号的信噪比；
判断当前时间窗口内是否存在一个检测信号的信噪比满足信噪比门限，如果是则判定电容进入触摸监控状态；
在电容进入触摸监控状态后，确定从第一个满足信噪比门限的检测信号开始至当前时刻满足信噪比门限的检测信号的信号时间跨度；
同时开启检测所述信号时间跨度是否超过触摸建立门限以及该时间跨度内信噪比未超过信噪比门限的检测信号数量是否超过触摸释放门限；
如果首先检测到信号时间跨度超过触摸建立门限，则判定电容从触摸监控状态直接进入触摸建立状态，在触摸建立状态下如果累计的信噪比超过信噪比门限的检测信号数量超过触摸释放门限，则判定电容从触摸建立状态进入触摸释放状态；
如果首先检测到累计的信噪比未超过信噪比门限的检测信号数量超过触摸释放门限，则判定电容从触摸监控状态直接进入触摸释放状态。
本发明提供的一种电容触摸传感电路的触摸检测装置，通过电容无触摸的噪声信号以及在当前时间窗口有触摸的检测信号；根据噪声信号的水平以及检测信号的水平，计算每个检测信号的信噪比；同时开启检测所述信号时间跨度是否超过触摸建立门限以及该时间跨度内信噪比未超过信噪比门限的检测信号数量是否超过触摸释放门限；如果首先检测到信号时间跨度超过触摸建立门限，则判定电容从触摸监控状态直接进入触摸建立状态，在触摸建立状态下如果累计的信噪比超过信噪比门限的检测信号数量超过触摸释放门限，则判定电容从触摸建立状态进入触摸释放状态；如果首先检测到累计的信噪比未超过信噪比门限的检测信号数量超过触摸释放门限，则判定电容从触摸监控状态直接进入触摸释放状态。本发明根据检测信号特征，将电容状态分为相互制约的触摸监控状态、触摸建立状态以及触摸释放状态，可以确定电容是否被触摸以及何时被触摸，相比于现有技术本发明无论在有EMI干扰还是无EMI干扰下都可以进行电容充电时长增量的准确检测。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种电容触摸传感电路的触摸检测方法，其特征在于，包括：
采集在历史时间窗口内电容无触摸状态下的噪声信号以及在当前时间窗口内电容有触摸状态下的检测信号；
其中，一个噪声信号对应一个检测信号；
根据噪声信号的水平以及检测信号的水平，计算每个检测信号的信噪比；
判断当前时间窗口内是否存在一个检测信号的信噪比满足信噪比门限，如果是则判定电容进入触摸监控状态；
在电容进入触摸监控状态后，确定从第一个满足信噪比门限的检测信号开始至当前时刻满足信噪比门限的检测信号的信号时间跨度；
同时开启检测所述信号时间跨度是否超过触摸建立门限以及从进入触摸监控状态开始累计的信噪比未超过信噪比门限的检测信号数量是否超过触摸释放门限；
如果首先检测到信号时间跨度超过触摸建立门限，则判定电容从触摸监控状态直接进入触摸建立状态，在触摸建立状态下如果累计的信噪比超过信噪比门限的检测信号数量超过触摸释放门限，则判定电容进入触摸释放状态；
如果首先检测到累计的信噪比未超过信噪比门限的检测信号数量超过触摸释放门限，则判定电容从触摸监控状态直接进入触摸释放状态；
在当前时间窗口内，统计电容从触摸监控状态先进入触摸建立状态再进入触摸释放状态的每个信号时间跨度，将每个信号时间跨度作为一个充放电周期；
将同一充放电周期的检测信号进行相位移位，以使检测信号与其他检测信号的相位差不大于90度；
确定相位移位后的检测信号在采样时钟上升沿所对应的第一位置点以及对应的噪声信号在采样时钟上升沿所对应的第二位置点，或相位移位后的检测信号在采样时钟下降沿所对应的第三位置点以及对应的噪声信号在采样时钟下降沿所对应的第四位置点；
如果第一位置点与第二位置点之间的时间长度为一个采样时钟的倍数且第三位置点与第四位置点之间的时间长度为一个采样时钟的倍数，则确定该充放电周期并未发生漂移；
如果每个充放电周期都未发生漂移，则将每个充放电周期确定为电容实际的充放电周期；
如果第一位置点与第二位置点之间的时间长度不为一个采样时钟的倍数或第三位置点与第四位置点之间的时间长度不为一个采样时钟的倍数，则确定该充放电周期可能发生漂移；
确定可能发生漂移的充放电周期中第一个检测信号的相位，与该检测信号对应的噪声信号的相位之差，并按照相位之差对可能发生充放电周期进行补偿；
累计所有补偿后的充放电周期，求取均方差；
将未发生漂移的充放电周期按照均方差进行调整，得到电容实际的充放电周期；
统计在每个充放电周期内检测信号的幅值；
根据每个充放电周期内检测信号的幅值，计算电容在当前时间窗口后所达到的容值；
将电容所达到的容值与未充电前的容值进行比较，确定用户在电容上的具体操作；
电容的充电时长增量为
Figure 592495DEST_PATH_IMAGE001
其中，R为充放电的电阻，Ctouch为容值增量， Us(n) 在充放电周期内，第n个检测信号的幅值，It表示电流I的大小与电荷单位时间t相乘得到的电荷量。
2.根据权利要求1所述的一种电容触摸传感电路的触摸检测方法，其特征在于，所述根据噪声信号的水平以及检测信号的水平，计算每个检测信号的信噪比包括：
将每个检测信号的水平值，与该检测信号对应的噪声信号的水平值求比值，得到每个检测信号的信噪比；
电容进入触摸释放状态之后，所述一种电容触摸传感电路的触摸检测方法还包括：更新历史时间窗口，以更新历史时间窗口内噪声信号的水平。
3.根据权利要求1所述的一种电容触摸传感电路的触摸检测方法，其特征在于，所述采集在历史时间窗口内电容无触摸状态下的噪声信号以及在当前时间窗口内电容有触摸状态下的检测信号包括：
使用采样系统与待测的电容触摸传感电路相连接，在采样时钟作用下通过采样电路采集在历史时间窗口内电容无触摸状态下的噪声信号以及在当前时间窗口内电容有触摸状态下的检测信号；
所述采样系统包括：AD-DC变化电路、DC-DC变化电路、耦合器、模拟测试系统以及AD采样电路，AD-DC变化电路输出连接DC-DC变化电路输入，DC-DC变化电路输出连接一个电阻以及连接两个电容之后，待测的电容触摸传感电路相连，所述耦合器的两个输出端跨接在交流三相电与AC-DC变化电路之间，耦合器的输入端连接模拟测试系统，所述模拟测试系统用于输出射频干扰信号至耦合器，AD采样电路连接在待测的电容触摸传感电路的IO输出端，所述电容触摸传感电路包括至少一个电容。
4.根据权利要求1所述的一种电容触摸传感电路的触摸检测方法，其特征在于，所述的一种电容触摸传感电路的触摸检测方法还包括：
在电容从触摸监控状态直接进入触摸释放状态的信号时间跨度内，统计检测信号的峰峰值或峰谷值；
将所述峰峰值或峰谷值转化为压力值；
确定每个压力值所在的按压区间；
其中，所述按压区间包括：误触所对应的按压区间、连续点击所对应的按压区间以及单点击所对应的按压区间；
根据压力值所在最多的按压区间，确定用户按压状态。
5.根据权利要求1所述的一种电容触摸传感电路的触摸检测方法，其特征在于，所述的一种电容触摸传感电路的触摸检测方法还包括：
分析噪声信号的频率；
在电容进入触摸释放状态后到重新进入触摸监控状态的时间间隙内，分析检测信号的频率；
将检测信号的频率与对应噪声信号的频率进行对比，确定频率相近的时间间隙范围，作为电容空闲时间范围；
在所述电容空闲时间范围内，停止执行判断电容是否进入触摸监控状态的过程。
6.一种电容触摸传感电路的触摸检测装置，其特征在于，包括：
接收模块，用于：
接收采集的在历史时间窗口内电容无触摸状态下的噪声信号以及在当前时间窗口内电容有触摸状态下的检测信号；
其中，一个噪声信号对应一个检测信号；
计算模块，用于：
根据噪声信号的水平以及检测信号的水平，计算每个检测信号的信噪比；
判断当前时间窗口内是否存在一个检测信号的信噪比满足信噪比门限，如果是则判定电容进入触摸监控状态；
在电容进入触摸监控状态后，确定从第一个满足信噪比门限的检测信号开始至当前时刻满足信噪比门限的检测信号的信号时间跨度；
同时开启检测所述信号时间跨度是否超过触摸建立门限以及该时间跨度内信噪比未超过信噪比门限的检测信号数量是否超过触摸释放门限；
如果首先检测到信号时间跨度超过触摸建立门限，则判定电容从触摸监控状态直接进入触摸建立状态，在触摸建立状态下如果累计的信噪比超过信噪比门限的检测信号数量超过触摸释放门限，则判定电容从触摸建立状态进入触摸释放状态；
如果首先检测到累计的信噪比未超过信噪比门限的检测信号数量超过触摸释放门限，则判定电容从触摸监控状态直接进入触摸释放状态；
在当前时间窗口内，统计电容从触摸监控状态先进入触摸建立状态再进入触摸释放状态的每个信号时间跨度，将每个信号时间跨度作为一个充放电周期；
将同一充放电周期的检测信号进行相位移位，以使检测信号与其他检测信号的相位差不大于90度；
确定相位移位后的检测信号在采样时钟上升沿所对应的第一位置点以及对应的噪声信号在采样时钟上升沿所对应的第二位置点，或相位移位后的检测信号在采样时钟下降沿所对应的第三位置点以及对应的噪声信号在采样时钟下降沿所对应的第四位置点；
如果第一位置点与第二位置点之间的时间长度为一个采样时钟的倍数且第三位置点与第四位置点之间的时间长度为一个采样时钟的倍数，则确定该充放电周期并未发生漂移；
如果每个充放电周期都未发生漂移，则将每个充放电周期确定为电容实际的充放电周期；
如果第一位置点与第二位置点之间的时间长度不为一个采样时钟的倍数或第三位置点与第四位置点之间的时间长度不为一个采样时钟的倍数，则确定该充放电周期可能发生漂移；
确定可能发生漂移的充放电周期中第一个检测信号的相位，与该检测信号对应的噪声信号的相位之差，并按照相位之差对可能发生充放电周期进行补偿；
累计所有补偿后的充放电周期，求取均方差；
将未发生漂移的充放电周期按照均方差进行调整，得到电容实际的充放电周期；
统计在每个充放电周期内检测信号的幅值；
根据每个充放电周期内检测信号的幅值，计算电容在当前时间窗口后所达到的容值；
将电容所达到的容值与未充电前的容值进行比较，确定用户在电容上的具体操作；
电容的充电时长增量为
Figure 775215DEST_PATH_IMAGE002
其中，R为充放电的电阻，Ctouch为容值增量，Us(n) 在充放电周期内，第n个检测信号的幅值，It表示电流I的大小与电荷单位时间t相乘得到的电荷量。
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