CN201251612Y - 一种多个电容式触摸传感器检测的实现结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多个电容式触摸传感器检测的实现结构，本结构由基准电容Cs(1)，触摸传感电容C1、C2、…Cn(2)，处理器(3)共同构成。通过处理器对I/O端口循环控制为输入高阻、输出高、输出低等不同状态，使触摸传感电容C1、C2、…Cn(2)对基准电容Cs(1)进行多次充电或者放电，然后记录使得基准电容充电或者放电到特定电平时的充放电次数，即可逐个得到触摸传感电容C1、C2、…Cn(2)分别对应的数值，处理器(3)再对这些数值进行处理进而实现电容式触摸传感器检测的功能。利用本结构，可以只使用一个基准电容Cs(1)即可对多个电容式触摸传感器进行检测。
Description
所属技术领域
本实用新型公开了一种多个电容式触摸传感器检测的实现结构，可以用于电容值的测量，也可以用做基于电容式触摸传感器的单触开关、自锁开关以及互锁开关，也可以用来检测滑动条状、环状等电容式触摸传感器，以确定手指触摸位置的定位。
技术背景
基于触摸电容式的传感器已经越来越多的应用于人们的生活中，与传统的开关按键方式相比，电容触摸式开关具有寿命长、设计简单、易于制造、防水防尘等诸多优点，正逐步取代机械式和其它接触式的开关、按键。
当前对于电容式触摸传感器的检测，主要有三种实现方式：电场感应方式、张弛振荡荡方式和电荷转移方式。当前这几种方式都需要专用的集成电路来实现，并且有些外围配件较多，整体成本高。
与本实用新型最接近的技术是英国量研科技(Quantum Research)的基于电荷转移方式的电容触摸开关QT1080、QT1101等。他们对于每一个电容触摸传感器的检测需要用到两个集成电路的管脚以及一个基准电容。对于电容触摸传感器数量较多的时候，需要两倍集成电路的管脚以及相应数量的基准电容。
实用新型内容
本实用新型要解决的问题是提供一种电容式触摸传感器检测简单结构，仅使用一个基准电容Cs(1)，即可实现多个传感器的检测；对于有n个传感器的时候，仅需要不超过n+2个集成电路引脚即可完成检测。传感器数量越多，这种结构的优势越明显。
为了解决上述问题，本实用新型的结构由基准电容Cs(1)，触摸传感电容C1、C2、…Cn(2)，处理器(3)共同构成。通过处理器(3)对I/O端口循环控制为高阻输入、输出高、输出低等不同状态，使触摸传感电容C1、C2、…Cn(2)对基准电容Cs(1)进行多次充电或者放电，然后记录使得基准电容充电或者放电到特定电平时的充放电次数，即可逐个得到触摸传感电容C1、C2、…Cn(2)分别对应的数值，处理器(3)再对这些数值进行处理进而实现电容式触摸传感器检测的功能。利用本结构，可以只使用一个基准电容Cs和不超过n+2个管脚即可对n个电容式触摸传感器进行检测。
基于本实用新型提供的结构，处理器(3)对每一个触摸传感电容C1、C2、…Cn(2)进行分时巡检。在巡检触摸传感电容Cx(Cx表示触摸传感电容C1、C2、…Cn其中之一)时，具体过程是：
(一)、将除P<x>(P<x>表示处理器与Cx的一个电极相连接的端口)外的P<1>、P<2>、…P<n>设置为高阻输入状态或者输出低电平状态；
(二)、将P<x>、P<n+1>、P<n+2>设置成输出低电平，给Cx和Cs放电；计数器清零；
(三)、将P<n+2>设置成高阻输入状态；
(四)、将P<n+1>设置成输出高状态，给Cx充电；
(五)、将P<n+1>设置成输入高阻状态，将P<n+2>设置成输出低状态，Cx上的电荷转移到Cs上；计数器加一；
(六)、读取P<n+1>的值，如果Cs上的电平低于端口输入最低高电平，则P<n+1>为低，回到步骤(三)继续；如果Cs上的电平高于端口输入最低高电平，则P<n+1>为高，记录此时计数器的数据DATAx；
(七)、触摸传感电容Cx检测结束，其对应的值为DATAx；
在上述循环中，可以设定一个计数器的数值上限N，如果DATAx超过这个数值上限N，则认为该触摸传感电容Cx未被手指触摸。在Cs确定的情况下，DATAx的数值与触摸传感电容Cx的大小呈负相关关系，即Cx越大，DATAx数值越小，反之亦然。处理器(3)经过上述巡检后，可以得到触摸传感电容C1、C2、…Cn(2)对应的数值DATA1、DATA2、…DATAn，处理器对这些数值进行处理后即可判断触摸传感电容C1、C2、…Cn(2)的状态，再做出相应的处理。
作为本实用新型提出结构的一种改进结构，基准电容Cs(1)可以是一个外接电容单独构成，也可以由一个或者多个除待检测触摸传感电容Cx(Cx表示触摸传感电容C1、C2、…Cn其中之一)之外的其它触摸传感电容、印制板寄生电容、其他寄生电容和外接电容的组合构成，因此也可以不需要单独外接电容。
作为本实用新型提出结构的一种改进，在处理器(3)巡检触摸传感电容Cx时，也可以使用对基准电容Cs放电的方式，具体过程是：
(一)、将除P<x>(P<x>表示处理器与Cx的一个电极相连接的端口)外的P<1>、P<2>、…P<n>设置为高阻输入状态或者输出低电平状态；
(二)、将P<x>、P<n+2>设置成输出低电平，P<n+1>设置成高电平，给Cx和Cs充电；计数器清零；
(三)、将P<n+2>设置成高阻输入状态；
(四)、将P<x>、P<n+1>设置成输高状态，给Cx放电；
(五)、将P<n+1>设置成输入高阻状态，将P<x>和P<n+2>设置成输出低状态，Cs上的电荷转移到Cx上；计数器加一；
(六)、读取P<n+1>的值，如果Cs上的电平高于端口输入最高低电平，则P<n+1>为高，回到步骤(三)继续；如果Cs上的电平低于端口输入最高低电平，则P<n+1>为低，记录此时计数器的数据DATAx；
(七)、触摸传感电容Cx检测结束，其对应的值为DATAx；
在上述循环中，可以设定一个计数器的数值上限N，如果DATAx超过这个数值上限N，则认为该触摸传感电容Cx未被手指触摸。在Cs确定的情况下，DATAx的数值与触摸传感电容Cx的大小呈负相关关系，即Cx越大，DATAx数值越小，反之亦然。处理器(3)经过上述巡检后，可以得到触摸传感电容C1、C2、…Cn(2)对应的数值DATA1、DATA2、…DATAn，处理器(3)对这些数值进行处理后即可判断触摸传感电容C1、C2、…Cn(2)的状态，再做出相应的处理。
采用本实用新型提出的结构，可以使用通用的微处理器(3)和一个外接基准电容Cs(1)，甚至不用外接电容而使用待检测触摸传感电容之外的其他触摸传感电容和寄生电容并联构成基准电容，即可完成对多个触摸传感电容进行检测，并且减少了引脚的占用。
附图说明
下面结合附图和两种具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。
附图1、本实用新型第一种具体实施方式原理图
附图2、本实用新型第二种具体实施方式原理图
附图3、触摸电容结构示意图
具体实施方式
本实用新型的第一种具体实施方式原理图如图1所示，触摸传感电容C1、C2、…Cn(2)的一个电极分别连接处理器(3)的P<1>、P<2>、…P<n>端；它们的另一个电极共同连接到基准电容Cs(1)的一个电极，然后连接到处理器(3)的P<n+1>端；基准电容Cs(1)的另一个电极连接到处理器(3)的P<n+2>端。
下面的程序流程给出了处理器(3)采用充电方式对其中一个触摸传感电容Cx扫描检测的过程：
(一)、将除P<x>(P<x>表示处理器与Cx的一个电极相连接的端口)外的P<1>、P<2>、…P<n>设置为高阻输入状态或者输出低电平状态；
(二)、将P<x>、P<n+1>、P<n+2>设置成输出低电平，给Cx和Cs放电；计数器清零；
(三)、将P<n+2>设置成高阻输入状态；
(四)、将P<n+1>设置成输出高状态，给Cx充电；
(五)、将P<n+1>设置成输入高阻状态，将P<n+2>设置成输出低状态，Cx上的电荷转移到Cs上；计数器加一；
(六)、读取P<n+1>的值，如果Cs上的电平低于端口输入最低高电平，则P<n+1>为低，回到步骤(三)继续；如果Cs上的电平高于端口输入最低高电平，则P<n+1>为高，记录此时计数器的数据DATAx；
(七)、触摸传感电容Cx检测结束，其对应的值为DATAx；
在对触摸传感电容C1、C2、…Cx…Cn循环扫描后，可以获得它们相应的数值DATA1、DATA2、…DATAx…DATAn，处理器对这些数据的数值大小和数据之间的关系进行处理，即可知道触摸传感电容是否被触摸、有几个被触摸、被触摸的位置等信息。
本实用新型的第二种具体实施方式如图2所示，触摸传感电容C1、C2、…Cx…Cn(2)的一个电极分别连接处理器(3)的P<1>、P<2>、…P<x>…P<n>端；它们的另一个电极共同连接到处理器(3)的P<n+1>端。在对触摸传感电容Cx进行检测时，除Cx之外所有的触摸传感电容并联一起作为基准电容Cs(1)。
下面的处理流程给出了处理器(3)采用放电方式对其中一个触摸传感电容Cx扫描检测的过程：
(一)、将除P<x>(P<x>表示处理器与Cx的一个电极相连接的端口)外的P<1>、P<2>、…P<n>设置为高阻输入状态或者输出低电平状态；
(二)、将P<x>、P<n+2>设置成输出低电平，P<n+1>设置成高电平，给Cx和Cs充电；计数器清零；
(三)、将P<n+2>设置成高阻输入状态；
(四)、将P<x>、P<n+1>设置成输高状态，给Cx放电；
(五)、将P<n+1>设置成输入高阻状态，将P<x>和P<n+2>设置成输出低状态，Cs上的电荷转移到Cx上；计数器加一；
(六)、读取P<n+1>的值，如果Cs上的电平高于端口输入最高低电平，则P<n+1>为高，回到步骤(三)继续；如果Cs上的电平低于端口输入最高低电平，则P<n+1>为低，记录此时计数器的数据DATAx；
(七)、触摸传感电容Cx检测结束，其对应的值为DATAx；
在对触摸传感电容C1、C2、…Cx…Cn(2)循环扫描后，可以获得它们相应的数值DATA1、DATA2、…DATAx…DATAn，处理器(3)对这些数据的数值大小和数据之间的关系进行处理，即可知道触摸传感电容是否被触摸、有几个被触摸、被触摸的位置等信息。
尽管本实用新型是结合具体实施例来表述的，本领域的技术人员在以上说明的基础上显然还能看出许多选择，修改和变更。只要多个触摸传感电容共用一个基准电容来进行检测的结构，不论其基准电容是否单独外接电容，还是多个触摸传感电容并联，还是利用印制板和其他的寄生电容，以及他们的组合构成，均落入本实用新型的保护范围。
Claims (5)
- 【权利要求1】一种多个电容式触摸传感器检测的实现结构，由基准电容Cs，触摸传感电容C1、C2、…Cn，处理器构成，其特征在于：触摸传感电容C1、C2、…Cn的一个电极分别连接处理器的P<1>、P<2>、…P<n>端口，它们的另一个电极共同连接到基准电容Cs的一个电极，然后连接到处理器的P<n+1>端口，基准电容Cs另一个电极连接到处理器的P<n+2>端口。
- 【权利要求2】根据权利要求1所述的一种多个电容式触摸传感器检测的实现结构，其特征在于：多个触摸传感电容C1、C2、…Cn共用一个基准电容Cs。
- 【权利要求3】根据权利要求1或2所述的一种多个电容式触摸传感器检测的实现结构，其特征在于：基准电容Cs可以是一个外接电容单独构成，也可以由一个或者多个除待检测触摸传感电容Cx之外的其它触摸传感电容、印制板寄生电容、其他寄生电容和外接电容的组合构成，因此也可以不需要单独外接电容。
- 【权利要求4】根据权利要求1所述的一种多个电容式触摸传感器检测的实现结构，其特征在于：对触摸传感电容C1、C2、…Cn的检测可以使用对于Cs充电的方式，也可以使用对Cs放电的方式。
- 【权利要求5】根据权利要求1所述的一种多个电容式触摸传感器检测的实现结构，其特征在于：对于n个触摸传感电容C1、C2、…Cn的检测，仅需要处理器的不超过n+2个端口。
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