CN115580283B - 一种具有触摸感应结构的控制芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有触摸感应结构的控制芯片，包括：触摸感应振荡电路、稳压电路、频率检测电路和系统振荡器；稳压电路的输出端电性连接触摸感应振荡电路，触摸感应振荡电路的信号输出端电性连接频率检测电路，频率检测电路检测触摸感应振荡电路的频率信号，当频率信号符合触摸按键的参考频率时，输出触摸按键信号，当频率信号不符合触摸按键的频率参考时，输出无触摸按键信号；系统振荡器用于产生触摸按键的不同参考频率信号。通过内建稳压电路，提供稳定的电压给触摸感应振荡电路，且稳定的触摸检测效果可以广泛的满足不同应用需求。
Description
技术领域
本发明涉及芯片技术领域，具体涉及一种具有触摸感应结构的控制芯片。
背景技术
传统机械按键一般由多个机械部件组成，在使用过程中容易磨损和老化，从而导致物理损坏；传统机械按键的安装需要在外壳上开孔，对机身的密封性和完整性都有影响，尤其是可穿戴产品对外形的完整和美观都有很高的要求。
为解决传统机械按键所产生的问题，现有的可以采用电容式触摸按键替代传统的机械按键，电容式触摸按键的原理是：当人触摸电容按键的接触区的时候，人体所产生的电流耦合到静态电容上，从而产生变化的电容值就会对信号进行传输和转化，使电容信号转化为某种控制信号，从而实现触摸控制，一般情况下，触摸按键采用但是现有的触摸感应控制芯片的稳压特性以及抗噪声干扰能力较低，因此，亟需一种具有稳压以及抗干扰能力的触摸感应的控制芯片。
发明内容
本发明提供一种具有触摸感应结构的控制芯片，以解决现有技术中存在的上述问题。
本发明提供一种具有触摸感应结构的控制芯片，包括：触摸感应振荡电路、稳压电路、频率检测电路和系统振荡器；
稳压电路的输出端电性连接触摸感应振荡电路，触摸感应振荡电路的信号输出端电性连接频率检测电路，频率检测电路检测触摸感应振荡电路的频率信号，当频率信号符合触摸按键的参考频率时，输出触摸按键信号，当频率信号不符合触摸按键的频率参考时，输出无触摸按键信号；
系统振荡器用于产生触摸按键的不同参考频率信号。
优选的，触摸感应振荡电路包括触摸感应电容，使用者通过触摸感应区域使触摸感应电容的电容值发生变化，基于电容值的变化转换为频率信号；
频率检测电路包括频压转换电路，频压转换电路将频率信号转换为电压信号，基于电压信号判断是否有触摸按键的发生。
优选的，频率检测电路还包括自动校准电路；在启动自动校准功能时启动自动校准电路；
自动校准电路通过采集触摸按键的数据样本，对采集的数据样本采用防脉冲干扰平均值滤波法进行样本数据过滤，过滤掉干扰值，对过滤后的样本数据采用标准差的方式进行稳定状态评估，获得稳定性评估结果，将过滤后的样本数据以及稳定性评估结果采用滑动平均值滤波算法进行标准值的滤波计算处理，根据处理结果，判断出当前触摸按键是否处于按键的触发状态，若按键处于触发状态，响应按键的控制，若按键不处于触发状态，计算新的基准值，作为下一次自动校准前判断按键是否触发的标准，将新的基准值存储在存储数组中。
优选的，稳压电路采用反馈电阻对触摸感应振荡电路的输出电压进行采样，在采样电阻抽头上得到采样电压，将采样电压分别输入误差放大器的反相输入端和第一比较器的同相输入端，与第一基准电压进行比较；误差放大器输出信号经过第二比较器与第二基准电压进行比较，若误差放大器的输出信号高于第二基准电压，则通过信号选择电路控制压控振荡器的频率；若误差放大器的输出信号小于第一基准电压，通过信号选择电路选择使用第二基准电压控制压控振荡器的频率；压控振荡器的输出信号经过二分频电路进行整形后经过模式选择电路，输出高频信号至非交叠时钟电路，形成时钟驱动信号驱动触摸感应振荡电路工作。
优选的，压控振荡器的输出端连接一钟控触发器，将钟控触发器的输入端与反向输出端连接在一起，当从时钟端口输入信号，在同相输出端得到被二分频的信号；当压控振荡器的尖峰脉冲信号进入钟控触发器后，被两组串联反相器分别转换为两路相位相反的波形，分别控制四组钟控反相器电路。
优选的，还包括状态切换开关电路，状态切换开关电路将正常工作状态和睡眠状态之间进行切换，正常工作状态下，芯片中各电路在常态功耗模式工作，睡眠状态下，芯片中各电路在低功耗模式下工作；
在低功耗模式下，系统振荡电路、触摸感应振荡电路、稳压电路、频率检测电路均采用低功耗电路进行工作。
优选的，压控振荡器包括九个反相器基本单元、电流源控制电路，反相器基本单元包括场效应晶体管构成的反相器以及电流源和电流漏组成；通过电流源控制电路调节反相器期间的尺寸大小可以调节基频，进而调节压控振荡器的线性系数，进一步调节输出频率。
优选的，还包括时序控制电路和驱动电路；
驱动电路与频率检测电路电性连接，频率检测电路输出的电压信号传输至驱动电路，驱动电路对电压信号进行信号放大，以驱动功率晶体管实现控制触摸按键的开关状态；
时序控制电路与频率检测电路电性连接，对频率检测电路输出的电压信号基于时钟信号进行信号控制。
优选的，还包括电容检测电路，电容检测电路通过保持电容与触摸感应区域的寄生电容产生电容电荷分压效应，分压大小根据感应区域电容量大小进行计算；当使用者的手触摸感应区域时，电容分压通过分压公式计算，通过按下状态的电压差减去未按下状态下的电压差得到触摸感应区域时的感应值变化量，通过感应值变化量判断是否触摸；
感应值采用采样值与环境检测值的差的上升沿特征作为识别触摸信号的判断依据，上升沿特征包括：上升速度、峰值限制；利用滑动窗算法，保存滑动窗内上升速度的最大值与下降速度的最小值，上升速度大于最大值以及下降是速度小于最小值表示上升过程中出现大波动现象，筛选出上升速度小于最大值，且下降速度大于最小值的信号，将筛选出的信号认定为有效触摸信号。
优选的，还包括：适应性调整控制电路，适应性调整控制电路与系统振荡器电性连接；
启动适应性调整控制电路后，采集不同的外界环境和手部环境下，使用者进行有效触摸按键时的电容变化值，将采集的所有电容变化值进行分类及融合计算，分类计算是将不同的场景下采集的数值进行分类处理，每一场景下获得分类处理均值，融合计算是将所有环境参数与电容变化值进行比对计算确定出电容变化值的差值，基于差值确定在不同的外界环境和手部环境下的电容变化值，将确定的电容变化值进行换算确定适应性参考频率，作为适应性参考频率；调节系统振荡器，使系统振荡器输出适应性参考频率，以该适应性参考频率适应性调整触摸感应的灵敏度。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提供一种具有触摸感应结构的控制芯片，包括：触摸感应振荡电路、稳压电路、频率检测电路和系统振荡器；稳压电路的输出端电性连接触摸感应振荡电路，触摸感应振荡电路的信号输出端电性连接频率检测电路，频率检测电路检测触摸感应振荡电路的频率信号，当频率信号符合触摸按键的参考频率时，输出触摸按键信号，当频率信号不符合触摸按键的频率参考时，输出无触摸按键信号；系统振荡器用于产生触摸按键的不同参考频率信号。通过内建稳压电路，提供稳定的电压给触摸感应振荡电路，且稳定的触摸检测效果可以广泛的满足不同应用需求，该触摸感应结构的控制芯片是为取代可穿戴设备中的传统按键而设计的，通过检测感应电容量的变化来判断是否有按键发生，当人体手指靠近感应部位时，芯片检测到感应电容量发生变化，即可输出按键信号。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例中一种具有触摸感应结构的控制芯片的结构示意图；
图2为本发明实施例中稳压电路的原理示意图；
图3为本发明实施例中压控振荡器的原理示意图；
图4是本发明实施例中压控振荡器输出电压波形图；
图5是本发明实施例中压控振荡器控制电压与输出频率之间的关系图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了一种具有触摸感应结构的控制芯片，请参照图1，该控制芯片包括如下结构：
触摸感应振荡电路、稳压电路、频率检测电路和系统振荡器；
稳压电路的输出端电性连接触摸感应振荡电路，触摸感应振荡电路的信号输出端电性连接频率检测电路，频率检测电路检测触摸感应振荡电路的频率信号，当频率信号符合触摸按键的参考频率时，输出触摸按键信号，当频率信号不符合触摸按键的频率参考时，输出无触摸按键信号；
系统振荡器用于产生触摸按键的不同参考频率信号。
上述技术方案的工作原理为：本实施例采用的方案是触摸感应振荡电路、稳压电路、频率检测电路和系统振荡器；稳压电路的输出端电性连接触摸感应振荡电路，触摸感应振荡电路的信号输出端电性连接频率检测电路，频率检测电路检测触摸感应振荡电路的频率信号，当频率信号符合触摸按键的参考频率时，输出触摸按键信号，当频率信号不符合触摸按键的频率参考时，输出无触摸按键信号；
系统振荡器用于产生触摸按键的不同参考频率信号。
上述技术方案的有益效果为：采用本实施例提供的方案通过内建稳压电路，提供稳定的电压给触摸感应振荡电路，且稳定的触摸检测效果可以广泛的满足不同应用需求，该触摸感应结构的控制芯片是为取代可穿戴设备中的传统按键而设计的，通过检测感应电容量的变化来判断是否有按键发生，当人体手指靠近感应部位时，芯片检测到感应电容量发生变化，即可输出按键信号。
在另一实施例中，触摸感应振荡电路包括触摸感应电容，使用者通过触摸感应区域使触摸感应电容的电容值发生变化，基于电容值的变化转换为频率信号；
频率检测电路包括频压转换电路，频压转换电路将频率信号转换为电压信号，基于电压信号判断是否有触摸按键的发生。
上述技术方案的工作原理为：本实施例采用的方案是触摸感应振荡电路包括触摸感应电容，使用者通过触摸感应区域使触摸感应电容的电容值发生变化，基于电容值的变化转换为频率信号；频率检测电路包括频压转换电路，频压转换电路将频率信号转换为电压信号，基于电压信号判断是否有触摸按键的发生。
上述技术方案的有益效果为：采用本实施例提供的方案通过感应电容的变化转换为频率信号后通过带有自动校准功能的频率检测电路使其转换为电压信号。另外，系统振荡器用于产生触摸按键的不同参考频率信号可以调节芯片的触摸灵敏度。
在另一实施例中，频率检测电路还包括自动校准电路；在启动自动校准功能时启动自动校准电路；
自动校准电路通过采集触摸按键的数据样本，对采集的数据样本采用防脉冲干扰平均值滤波法进行样本数据过滤，过滤掉干扰值，对过滤后的样本数据采用标准差的方式进行稳定状态评估，获得稳定性评估结果，将过滤后的样本数据以及稳定性评估结果采用滑动平均值滤波算法进行标准值的滤波计算处理，根据处理结果，判断出当前触摸按键是否处于按键的触发状态，若按键处于触发状态，响应按键的控制，若按键不处于触发状态，计算新的基准值，作为下一次自动校准前判断按键是否触发的标准，将新的基准值存储在存储数组中。
上述技术方案的工作原理为：本实施例采用的方案是频率检测电路还包括自动校准电路；在启动自动校准功能时启动自动校准电路；自动校准电路通过采集触摸按键的数据样本，对采集的数据样本采用防脉冲干扰平均值滤波法进行样本数据过滤，过滤掉干扰值，对过滤后的样本数据采用标准差的方式进行稳定状态评估，获得稳定性评估结果，将过滤后的样本数据以及稳定性评估结果采用滑动平均值滤波算法进行标准值的滤波计算处理，根据处理结果，判断出当前触摸按键是否处于按键的触发状态，若按键处于触发状态，响应按键的控制，若按键不处于触发状态，计算新的基准值，作为下一次自动校准前判断按键是否触发的标准，将新的基准值存储在存储数组中。
上述技术方案的有益效果为：采用本实施例提供的方案可以实现自动校准功能，在启动自动校准功能后，通过防脉冲干扰平均值滤波以及滑动平均值滤波算法进行自动校准的。
在另一实施例中，请参照图2，稳压电路采用反馈电阻对触摸感应振荡电路的输出电压进行采样，在采样电阻抽头上得到采样电压，将采样电压分别输入误差放大器的反相输入端和第一比较器的同相输入端，与第一基准电压进行比较；误差放大器输出信号经过第二比较器与第二基准电压进行比较，若误差放大器的输出信号高于第二基准电压，则通过信号选择电路控制压控振荡器的频率；若误差放大器的输出信号小于第一基准电压，通过信号选择电路选择使用第二基准电压控制压控振荡器的频率；压控振荡器的输出信号经过二分频电路进行整形后经过模式选择电路，输出高频信号至非交叠时钟电路，形成时钟驱动信号驱动触摸感应振荡电路工作。
上述技术方案的工作原理为：本实施例采用的方案是稳压电路采用反馈电阻对触摸感应振荡电路的输出电压进行采样，在采样电阻抽头上得到采样电压，将采样电压分别输入误差放大器的反相输入端和第一比较器的同相输入端，与第一基准电压进行比较；误差放大器输出信号经过第二比较器与第二基准电压进行比较，若误差放大器的输出信号高于第二基准电压，则通过信号选择电路控制压控振荡器的频率；若误差放大器的输出信号小于第一基准电压，通过信号选择电路选择使用第二基准电压控制压控振荡器的频率；压控振荡器的输出信号经过二分频电路进行整形后经过模式选择电路，输出高频信号至非交叠时钟电路，形成时钟驱动信号驱动触摸感应振荡电路工作。
上述技术方案的有益效果为：采用本实施例提供的方案提供的稳压电路可以保证稳定的电压给触摸感应振荡电路，且该稳压电压属于低功耗电路。
在另一实施例中，压控振荡器的输出端连接钟控触发器，将钟控触发器的输入端与反向输出端连接在一起，当从时钟端口输入信号，在同相输出端得到被二分频的信号；当压控振荡器的尖峰脉冲信号进入钟控触发器后，被两组串联反相器分别转换为两路相位相反的波形，分别控制四组钟控反相器电路。
上述技术方案的工作原理为：本实施例采用的方案是压控振荡器的输出端连接钟控触发器，将钟控触发器的输入端与反向输出端连接在一起，当从时钟端口输入信号，在同相输出端得到被二分频的信号；当压控振荡器的尖峰脉冲信号进入钟控触发器后，被两组串联反相器分别转换为两路相位相反的波形，分别控制四组钟控反相器电路。
上述技术方案的有益效果为：采用本实施例提供的方案压控振荡器的输出端连接钟控触发器，将钟控触发器的输入端与反向输出端连接在一起，当从时钟端口输入信号，在同相输出端得到被二分频的信号；当压控振荡器的尖峰脉冲信号进入钟控触发器后，被两组串联反相器分别转换为两路相位相反的波形，分别控制四组钟控反相器电路。因此，在压控振荡器长生信号出现的尖峰脉冲时，通过增加二分频电路，将信号转换为占空比接近百分之五十的时钟控制信号，实现分频功能。当尖峰脉冲信号进入钟控触发器后，若尖峰脉冲信号为高电平，则两个波形分别为低电平和高电平，通过两个相反波形对钟控反向电路进行控制，通过电平触发方式进行控制，根据实际情况进行信号传输状态或锁存状态。
在另一实施例中，还包括状态切换开关电路，状态切换开关电路将正常工作状态和睡眠状态之间进行切换，正常工作状态下，芯片中各电路在常态功耗模式工作，睡眠状态下，芯片中各电路在低功耗模式下工作；
在低功耗模式下，系统振荡电路、触摸感应振荡电路、稳压电路、频率检测电路均采用低功耗电路进行工作。
上述技术方案的工作原理为：本实施例采用的方案是还包括状态切换开关电路，状态切换开关电路将正常工作状态和睡眠状态之间进行切换，正常工作状态下，芯片中各电路在常态功耗模式工作，睡眠状态下，芯片中各电路在低功耗模式下工作；在低功耗模式下，系统振荡电路、触摸感应振荡电路、稳压电路、频率检测电路均采用低功耗电路进行工作。
上述技术方案的有益效果为：采用本实施例提供的方案还包括状态切换开关电路，状态切换开关电路将正常工作状态和睡眠状态之间进行切换，正常工作状态下，芯片中各电路在常态功耗模式工作，睡眠状态下，芯片中各电路在低功耗模式下工作；在低功耗模式下，系统振荡电路、触摸感应振荡电路、稳压电路、频率检测电路均采用低功耗电路进行工作。不同状态采用不同状态电路，正常工作状态保证采集频率的高效性，保证触摸灵敏性，在低功耗状态，保证电路基本状态和功能，减少功耗。
在另一实施例中，请参照图3，压控振荡器包括九个反相器基本单元、电流源控制电路，反相器基本单元包括场效应晶体管构成的反相器以及电流源和电流漏组成；通过电流源控制电路调节反相器期间的尺寸大小可以调节基频，进而调节压控振荡器的线性系数，进一步调节输出频率。
上述技术方案的工作原理为：本实施例采用的方案是压控振荡器包括九个反相器基本单元、电流源控制电路，反相器基本单元包括场效应晶体管构成的反相器以及电流源和电流漏组成；通过电流源控制电路调节反相器期间的尺寸大小可以调节基频，进而调节压控振荡器的线性系数，进一步调节输出频率。
压控振荡器的输出频率的表达式：
其中，f表示压控振荡器的输出频率，
表示总寄生电容值，包括输入寄生电容
和输出寄生电容，
表示控制电压，N表示单元模块数量；
表示，
表示输出寄生电容
值，W表示电感储能值，L表示电感量，
表示MOS管的阈值电压。
压控振荡器中的反相器基本单元可以由PMOS和NMOS管构成，利用控制电压
以
及MOS管的栅极电压，就可以调节流过电流源和电流漏的大小，进而通过调节反相器器件的
尺寸就可以调节基频，进而调节压控振荡器的线性系数，从而利用控制电压
调节输出频
率。
请参照图4和图5，图4是压控振荡器输出电压波形图，图5是压控振荡器控制电压与输出频率之间的关系图。由图4和图5可以得出，本十四hi了提供的压控振荡器在控制电压与输出频率保持较好的线性关系。
上述技术方案的有益效果为：采用本实施例提供的方案压控振荡器包括九个反相器基本单元、电流源控制电路，反相器基本单元包括场效应晶体管构成的反相器以及电流源和电流漏组成；通过电流源控制电路调节反相器期间的尺寸大小可以调节基频，进而调节压控振荡器的线性系数，进一步调节输出频率。
在另一实施例中，还包括时序控制电路和驱动电路；
驱动电路与频率检测电路电性连接，频率检测电路输出的电压信号传输至驱动电路，驱动电路对电压信号进行信号放大，以驱动功率晶体管实现控制触摸按键的开关状态；
时序控制电路与频率检测电路电性连接，对频率检测电路输出的电压信号基于时钟信号进行信号控制。
上述技术方案的工作原理为：本实施例采用的方案是还包括时序控制电路和驱动电路；驱动电路与频率检测电路电性连接，频率检测电路输出的电压信号传输至驱动电路，驱动电路对电压信号进行信号放大，以驱动功率晶体管实现控制触摸按键的开关状态；时序控制电路与频率检测电路电性连接，对频率检测电路输出的电压信号基于时钟信号进行信号控制。
上述技术方案的有益效果为：采用本实施例提供的方案还包括时序控制电路和驱动电路；驱动电路与频率检测电路电性连接，频率检测电路输出的电压信号传输至驱动电路，驱动电路对电压信号进行信号放大，以驱动功率晶体管实现控制触摸按键的开关状态；时序控制电路与频率检测电路电性连接，对频率检测电路输出的电压信号基于时钟信号进行信号控制。
在另一实施例中，还包括电容检测电路，电容检测电路通过保持电容与触摸感应区域的寄生电容产生电容电荷分压效应，分压大小根据感应区域电容量大小进行计算；当使用者的手触摸感应区域时，电容分压通过分压公式计算，通过按下状态的电压差减去未按下状态下的电压差得到触摸感应区域时的感应值变化量，通过感应值变化量判断是否触摸；
感应值采用采样值与环境检测值的差的上升沿特征作为识别触摸信号的判断依据，上升沿特征包括：上升速度、峰值限制；利用滑动窗算法，保存滑动窗内上升速度的最大值与下降速度的最小值，上升速度大于最大值以及下降是速度小于最小值表示上升过程中出现大波动现象，筛选出上升速度小于最大值，且下降速度大于最小值的信号，将筛选出的信号认定为有效触摸信号。
上述技术方案的工作原理为：本实施例采用的方案是还包括电容检测电路，电容检测电路通过保持电容与触摸感应区域的寄生电容产生电容电荷分压效应，分压大小根据感应区域电容量大小进行计算；当使用者的手触摸感应区域时，电容分压通过分压公式计算，通过按下状态的电压差减去未按下状态下的电压差得到触摸感应区域时的感应值变化量，通过感应值变化量判断是否触摸；感应值采用采样值与环境检测值的差的上升沿特征作为识别触摸信号的判断依据，上升沿特征包括：上升速度、峰值限制；利用滑动窗算法，保存滑动窗内上升速度的最大值与下降速度的最小值，上升速度大于最大值以及下降是速度小于最小值表示上升过程中出现大波动现象，筛选出上升速度小于最大值，且下降速度大于最小值的信号，将筛选出的信号认定为有效触摸信号。
上述技术方案的有益效果为：采用本实施例提供的方案可以避免干扰和噪声信号对电容变化值的影响，提升触摸灵敏性。通常情况下，外接环境或者是使用者手部环境都会影响电容变化值，导致触摸芯片的灵敏度受到影响，为避免这一问题，通过设置感应值变化量来确定是否有有效触摸，集体可以通过采用上升沿特征进行判断，该判断方式可以滤除大波动现象，进而快速的区分是有效触摸还是无效触摸。
在另一实施例中，还包括：适应性调整控制电路，适应性调整控制电路与系统振荡器电性连接；
启动适应性调整控制电路后，采集不同的外界环境和手部环境下，使用者进行有效触摸按键时的电容变化值，将采集的所有电容变化值进行分类及融合计算，分类计算是将不同的场景下采集的数值进行分类处理，每一场景下获得分类处理均值，融合计算是将所有环境参数与电容变化值进行比对计算确定出电容变化值的差值，基于差值确定在不同的外界环境和手部环境下的电容变化值，将确定的电容变化值进行换算确定适应性参考频率，作为适应性参考频率；调节系统振荡器，使系统振荡器输出适应性参考频率，以该适应性参考频率适应性调整触摸感应的灵敏度。
上述技术方案的工作原理为：本实施例采用的方案是还包括：适应性调整控制电路，适应性调整控制电路与系统振荡器电性连接；启动适应性调整控制电路后，采集不同的外界环境和手部环境下，使用者进行有效触摸按键时的电容变化值，将采集的所有电容变化值进行分类及融合计算，分类计算是将不同的场景下采集的数值进行分类处理，每一场景下获得分类处理均值，融合计算是将所有环境参数与电容变化值进行比对计算确定出电容变化值的差值，基于差值确定在不同的外界环境和手部环境下的电容变化值，将确定的电容变化值进行换算确定适应性参考频率，作为适应性参考频率；调节系统振荡器，使系统振荡器输出适应性参考频率，以该适应性参考频率适应性调整触摸感应的灵敏度。
具体的，在第一外界环境与第一手部环境场景下，采集使用者连续三次有效触摸按键时的第一电容变化值；在第二外界环境和第一手部环境场景下，采集使用者连续三次有效触摸按键时的第二电容变化值；在第一外界环境与第二手部环境场景下，采集使用者连续三次有效触摸按键时的第三电容变化值；将采集的所有电容变化值进行分类及融合计算，分类计算是将不同的场景下采集的数值进行分类处理，每一场景下获得分类处理均值，在将所有场景下的均值采用变化因子对照方式进行计算处理，对照因子是对照不同的外界环境以及手部环境的参数，通过计算某一相同参数下（例如外界环境参数相同），另一不同参数（例如：两个或者多个手部环境参数不相同）时，获得的电容变化值的差值，按照上述方法可以得到多组差值，将差值采用深度神经网络进行学习，输出所有外界环境的参数与手部环境参数任意组合情况下的电容变化值，将该电容变化值以及对应的环境参数进行存储，且基于该电容变化值换算确定适应性参考频率，形成电容变化值-环境参数-频率数据库，基于该电容变化值-环境参数-频率数据库可以确定不同环境参数下的适应性参考频率；调节系统振荡器，使系统振荡器输出适应性参考频率，以该适应性参考频率适应性调整触摸感应的灵敏度。
其中外界环境参数可以通过实验的方式模拟四季平均温度和湿度，将平均温度和湿度作为外界环境参数，而手部环境参数可以通过使用者平常的手部温度和湿度，以及对手部温度和湿度进行上下温度和湿度的调整，模拟不同生活场景下，手部环境参数的变化。
上述技术方案的有益效果为：采用本实施例提供的方案通过对外界环境以及手部环境的不同场景的模拟，采集了不同场景下的电容变化值，再基于电容变化值与环境参数的对应关系进行分类及融合计算，且利用深度神经网络进一步学习出所有可能的环境参数对应的电容变化值，且该电容变化值是基于使用者的具体情况相关的，可为具体的使用者进行定制化个性化的参数设置。另外，本实施例的方案通过有限次测量实现未测量数据的高精度计算，确保适应性参考频率的高准确度，进而提升触摸感应的灵敏度。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种具有触摸感应结构的控制芯片，其特征在于，包括：触摸感应振荡电路、稳压电路、频率检测电路和系统振荡器；
稳压电路的输出端电性连接触摸感应振荡电路，触摸感应振荡电路的信号输出端电性连接频率检测电路，频率检测电路检测触摸感应振荡电路的频率信号，当频率信号符合触摸按键的参考频率时，输出触摸按键信号，当频率信号不符合触摸按键的频率参考时，输出无触摸按键信号；
系统振荡器用于产生触摸按键的不同参考频率信号；
触摸感应振荡电路包括触摸感应电容，使用者通过触摸感应区域使触摸感应电容的电容值发生变化，基于电容值的变化转换为频率信号；
频率检测电路包括频压转换电路，频压转换电路将频率信号转换为电压信号，基于电压信号判断是否有触摸按键的发生；
频率检测电路还包括自动校准电路；在启动自动校准功能时启动自动校准电路；
自动校准电路通过采集触摸按键的数据样本，对采集的数据样本采用防脉冲干扰平均值滤波法进行样本数据过滤，过滤掉干扰值，对过滤后的样本数据采用标准差的方式进行稳定状态评估，获得稳定性评估结果，将过滤后的样本数据以及稳定性评估结果采用滑动平均值滤波算法进行标准值的滤波计算处理，根据处理结果，判断出当前触摸按键是否处于按键的触发状态，若按键处于触发状态，响应按键的控制，若按键不处于触发状态，计算新的基准值，作为下一次自动校准前判断按键是否触发的标准，将新的基准值存储在存储数组中。
2.根据权利要求1所述的一种具有触摸感应结构的控制芯片，其特征在于，稳压电路采用反馈电阻对触摸感应振荡电路的输出电压进行采样，在采样电阻抽头上得到采样电压，将采样电压分别输入误差放大器的反相输入端和第一比较器的同相输入端，与第一基准电压进行比较；误差放大器输出信号经过第二比较器与第二基准电压进行比较，若误差放大器的输出信号高于第二基准电压，则通过信号选择电路控制压控振荡器的频率；若误差放大器的输出信号小于第一基准电压，通过信号选择电路选择使用第二基准电压控制压控振荡器的频率；压控振荡器的输出信号经过二分频电路进行整形后经过模式选择电路，输出高频信号至非交叠时钟电路，形成时钟驱动信号驱动触摸感应振荡电路工作。
3.根据权利要求2所述的一种具有触摸感应结构的控制芯片，其特征在于，
压控振荡器的输出端连接一钟控触发器，将钟控触发器的输入端与反向输出端连接在一起，当从时钟端口输入信号，在同相输出端得到被二分频的信号；当压控振荡器的尖峰脉冲信号进入钟控触发器后，被两组串联反相器分别转换为两路相位相反的波形，分别控制四组钟控反相器电路。
4.根据权利要求1所述的一种具有触摸感应结构的控制芯片，其特征在于，
还包括状态切换开关电路，状态切换开关电路将正常工作状态和睡眠状态之间进行切换，正常工作状态下，芯片中各电路在常态功耗模式工作，睡眠状态下，芯片中各电路在低功耗模式下工作；
在低功耗模式下，系统振荡电路、触摸感应振荡电路、稳压电路、频率检测电路均采用低功耗电路进行工作。
5.根据权利要求2所述的一种具有触摸感应结构的控制芯片，其特征在于，压控振荡器包括九个反相器基本单元、电流源控制电路，反相器基本单元包括场效应晶体管构成的反相器以及电流源和电流漏组成；通过电流源控制电路调节反相器期间的尺寸大小可以调节基频，进而调节压控振荡器的线性系数，进一步调节输出频率。
6.根据权利要求1所述的一种具有触摸感应结构的控制芯片，其特征在于，还包括时序控制电路和驱动电路；
驱动电路与频率检测电路电性连接，频率检测电路输出的电压信号传输至驱动电路，驱动电路对电压信号进行信号放大，以驱动功率晶体管实现控制触摸按键的开关状态；
时序控制电路与频率检测电路电性连接，对频率检测电路输出的电压信号基于时钟信号进行信号控制。
7.根据权利要求1所述的一种具有触摸感应结构的控制芯片，其特征在于，还包括电容检测电路，电容检测电路通过保持电容与触摸感应区域的寄生电容产生电容电荷分压效应，分压大小根据感应区域电容量大小进行计算；当使用者的手触摸感应区域时，电容分压通过分压公式计算，通过按下状态的电压差减去未按下状态下的电压差得到触摸感应区域时的感应值变化量，通过感应值变化量判断是否触摸；
感应值采用采样值与环境检测值的差的上升沿特征作为识别触摸信号的判断依据，上升沿特征包括：上升速度、峰值限制；利用滑动窗算法，保存滑动窗内上升速度的最大值与下降速度的最小值，上升速度大于最大值以及下降是速度小于最小值表示上升过程中出现大波动现象，筛选出上升速度小于最大值，且下降速度大于最小值的信号，将筛选出的信号认定为有效触摸信号。
8.根据权利要求1所述的一种具有触摸感应结构的控制芯片，其特征在于，还包括：适应性调整控制电路，适应性调整控制电路与系统振荡器电性连接；
启动适应性调整控制电路后，采集不同的外界环境和手部环境下，使用者进行有效触摸按键时的电容变化值，将采集的所有电容变化值进行分类及融合计算，分类计算是将不同的场景下采集的数值进行分类处理，每一场景下获得分类处理均值，融合计算是将所有环境参数与电容变化值进行比对计算确定出电容变化值的差值，基于差值确定在不同的外界环境和手部环境下的电容变化值，将确定的电容变化值进行换算确定适应性参考频率，作为适应性参考频率；调节系统振荡器，使系统振荡器输出适应性参考频率，以该适应性参考频率适应性调整触摸感应的灵敏度。
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