CN203968102U - 基于fpga的电容触摸按键电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于FPGA的电容触摸按键电路，所述电路包括FPGA、电源单元和电容触摸单元，所述FPGA包括三态门、计数器和主控单元；所述主控单元将所述三态门的选通信号设置为高阻态且启动所述计数器，所述计数器对所述三态门进行检测，当所述三态门的双向端口输入小于第一电压时，所述电源单元向所述电容触摸单元进行充电；当所述三态门的双向端口输入达到第二电压时，所述电源单元向所述电容触摸单元充电完成，所述计数器停止工作。本实用新型利用FPGA来驱动不同类型的电容触摸按键，FPGA的主控单元会记录计数器的值，并针对不同类型的电容触摸按键动态地调整计数器的基准值。

Description

基于FPGA的电容触摸按键电路

技术领域

本实用新型涉及集成电路领域，特别是涉及一种基于FPGA的电容触摸按键电路。

背景技术

电容触摸按键相对于传统的机械按键有寿命长、占用空间少、易于操作等诸多优点，在家电领域得到了广泛的应用。但不同厂商，不同类型的电容触摸按键差异性较大，现有技术中专用的电容触摸按键驱动芯片难以与不同类型的电容触摸按键完全兼容，同时也不会通过主控单元记录计数器的值，以及针对不同的电容触摸按键动态调整计数器的基准值。

现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array；FPGA)是一种灵活，易于开发的可编程逻辑器件。利用FPGA来驱动不同类型的电容触摸按键，可以与不同类型的电容触摸按键完全兼容，适应性强。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决专用的电容触摸按键驱动芯片难以与不同类型的电容触摸按键完全兼容的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种基于FPGA的电容触摸按键电路。

该电路包括FPGA、电源单元和电容触摸单元，所述FPGA包括三态门、计数器和主控单元；

所述主控单元分别与所述三态门的选通信号和输出端相连接，以及和所述计数器相连接，所述计数器与所述三态门的输入端相连接，所述三态门的双向端口与所述电容触摸单元的一端相连接，所述电容触摸单元的另一端与所述电源单元相连接；

所述主控单元将所述三态门的选通信号设置为高阻态且启动所述计数器，所述计数器对所述三态门进行检测，当所述三态门的双向端口输入小于第一电压时，所述电源单元向所述电容触摸单元进行充电；当所述三态门的双向端口输入达到第二电压时，所述电源单元向所述电容触摸单元充电完成，所述计数器停止工作。

进一步地，所述主控单元将所述三态门的选通信号设置为输出状态且所述三态门的双向端口输出小于第一电压时，所述电容触摸单元处于放电状态，电流流向所述三态门的双向端口。

进一步地，所述电容触摸单元包括电阻R和电容触摸按键，所述电容触摸按键包括电容C；

所述电阻R的一端连接至所述电源单元，另一端分别连接所述三态门的双向端口和所述电容C，所述电容C的另一端接地。

本实用新型的优点：利用FPGA来驱动不同类型的电容触摸按键，FPGA的主控单元会记录计数器的值，并针对不同类型的电容触摸按键动态地调整计数器的基准值。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的基于FPGA的电容触摸按键电路示意图；

图2为本实用新型实施例提供的不同电容波形图；

图3为本实用新型实施例提供的多个基于FPGA的电容触摸按键电路示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

图1为本实用新型实施例提供的基于FPGA的电容触摸按键电路示意图。如图1所示，电路包括FPGA、电源单元50和电容触摸单元40，所述FPGA包括三态门30、计数器20和主控单元10；

主控单元10分别与三态门30的选通信号31和输出端33相连接，以及和计数器20相连接，计数器20与三态门30的输入端34相连接，三态门30的双向端口32与电容触摸单元40的一端相连接，电容触摸单元40的另一端与电源单元50相连接。

主控单元10将三态门30的选通信号31设置为高阻态且启动计数器20，计数器20对三态门30进行检测，当三态门30的双向端口32输入小于第一电压时，电源单元50向电容触摸单元40进行充电；当三态门30的双向端口32输入达到第二电压时，电源单元50向电容触摸40充电完成，计数器20停止工作。

主控单元10将三态门30的选通信号31设置为输出状态且三态门30的双向端口32输出小于第一电压时，电容触摸单元40处于放电状态，电流流向三态门30的双向端口32。

电容触摸单元40包括电阻R和电容触摸按键，电容触摸按键包括电容C；电阻R的一端连接至电源单元50，另一端分别连接三态门30的双向端口32和电容C，电容C的另一端接地。

计数器20停止工作后，可以根据计数器20的值和运行频率，得到电容触摸单元40充电时间。在三态门中，一般电压达到第二电压1.2V时逻辑值为1，小于第一电压0.7V时逻辑值为0，故当主控单元10在改变三态门30状态的同时启动计数器20，此时电源单元50对电容触摸单元40中的电容从0开始充电，当充电电压达到1.2V时，此时，逻辑值为1，这时计数器20检测到三态门30的输入逻辑值为1，计数器20停止工作。假设此时计数器20的值为n，表示经过了n个周期充电完成，如果一个周期为25纳秒，运行频率始终为40MHz，则充电时间为25纳秒。

进一步地，当计数器20工作之前，记录计数器20的数值，并将此数值作为基准值。当电容触摸单元40中的电容触摸按键被按下时，电容值变大，充电时间变长，得到的计数器20的数值将比基准值大，表明电容触摸按键已被按下。但是，当计数器20的数值回到基准值时，表明电容触摸按键被释放。

为了减小电容触摸按键充电时间的误差，不论是在计数器20工作之前设定的基准值，还是实时扫描的过程，都采取了对计数器20的平均化处理。以对电容触摸按键进行10次充放电为例，平均化处理具体过程为，将每次的计数器值相加再除以10，从而得到平均数，并用此时的平均数再减去基准值。

图2为本实用新型实施例提供的不同电容波形图。如图3所示，电容触摸键中包括电容，当手指按下电容触摸键后，电容变大，此时，电容值也会变大，电源单元对其充电的时间也会变长。在电压一定时，0.05μF的充电时间就比0.01μF的充电时间长。

当主控单元启动计数器时，会先记录计数器的数值作为电容触摸按键的基准值，FPGA对于不同类型的电容触摸按键都可以改变其基准值，具有良好的兼容性。

图3为本实用新型实施例提供的多个基于FPGA的电容触摸按键电路示意图。如图3所示，每个三态门连接一个电容触摸按键。

具体工作过程如下，计数器先检测第一电容触摸单元的充放电情况，当第一电容触摸单元充电完成后，此时计数器上的数值和基准值进行对比，以此确定第一电容触摸单元是否被按下，计数器对第一电容触摸单元完成后，再开始对第二电容触摸单元进行检测，以此类推。本实用新型采用了分时复用的方法，轮流控制各个三态门，在不同的时间控制不同的三态门，从而避免了FPGA内部资源的浪费，提高了资源利用率。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种基于FPGA的电容触摸按键电路，其特征在于，所述电路包括FPGA、电源单元和电容触摸单元，所述FPGA包括三态门、计数器和主控单元；

所述主控单元分别与所述三态门的选通信号和输出端相连接，以及和所述计数器相连接，所述计数器与所述三态门的输入端相连接，所述三态门的双向端口与所述电容触摸单元的一端相连接，所述电容触摸单元的另一端与所述电源单元相连接；

所述主控单元将所述三态门的选通信号设置为高阻态且启动所述计数器，所述计数器对所述三态门进行检测，当所述三态门的双向端口输入小于第一电压时，所述电源单元向所述电容触摸单元进行充电；当所述三态门的双向端口输入达到第二电压时，所述电源单元向所述电容触摸单元充电完成，所述计数器停止工作。

2.根据权利要求1所述的基于FPGA的电容触摸按键电路，其特征在于，所述主控单元将所述三态门的选通信号设置为输出状态且所述三态门的双向端口输出小于第一电压时，所述电容触摸单元处于放电状态，电流流向所述三态门的双向端口。

3.根据权利要求1所述的基于FPGA的电容触摸按键电路，其特征在于，所述电容触摸单元包括电阻R和电容触摸按键，所述电容触摸按键包括电容C；

所述电阻R的一端连接至所述电源单元，另一端分别连接所述三态门的双向端口和所述电容C，所述电容C的另一端接地。