WO2023001236A1 - 触控检测和反馈系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种触控检测和反馈系统及方法，其中，触控检测和反馈系统包括：壳体、超声波发射端、超声波接收端、反馈输出元件以及主控单元，所述壳体内设有安装腔，且所述安装腔为封闭空间；所述超声波发射端、所述超声波接收端以及所述反馈输出元件均设于所述安装腔内；所述超声波发射端、所述超声波接收端以及所述反馈输出元件分别与所述主控单元电性连接。本申请解决了电容式按键的误触问题以及压电式按键受限于形变因素导致的灵敏度下降甚至失效的风险，实现了对无触摸、轻触、按压等多种触控操作的识别，并可输出针对不同触控力度的多级反馈信号，并通过触摸检测和振动反馈不同时进行的方法降低振动反馈元件对触摸检测元件造成的影响。
Description
本申请要求于2021年07月23日提交中国专利局、申请号202110841378.4、发明名称为“触控检测和反馈系统及方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
本申请涉及触控检测技术领域，尤其涉及一种触控检测和反馈系统及方法。
目前市场上的触控检测方案主要以电容式触控方案为主，压感式按键技术目前正在逐步渗透和替代电容式触控方案，主要改善方向是为了规避误触风险，增强用户体验。但压感式按键技术有一个缺点就是必须在壳体上产生一定的形变才能传导到压力传感器进而产生阻值或者电感值的变化，对于一些金属外壳的应用场景，由于形变量较小，就会产生灵敏度下降甚至失效的风险。
发明内容
本申请通过提供一种触控检测和反馈系统及方法，解决了电容式按键的误触问题以及压电式按键受限于形变因素导致的灵敏度下降甚至失效的风险，实现了对无触摸、轻触、按压等多种触控操作的识别，并可输出针对不同触控力度的多级反馈信号，并通过触摸检测和振动反馈不同时进行的方法降低振动反馈元件对触摸检测元件造成的影响。
为实现上述目的，本申请提供一种触控检测和反馈系统，包括：
壳体，所述壳体内设有安装腔，且所述安装腔为封闭空间；
超声波发射端，所述超声波发射端设于所述安装腔内；
超声波接收端，所述超声波接收端设于所述安装腔内；
反馈输出元件，所述反馈输出元件设于所述安装腔内；
主控单元，所述超声波发射端、所述超声波接收端以及所述反馈输出元件分别与所述主控单元电性连接。
可选地，所述触控检测和反馈系统还包括：
基板，所述壳体上开设有连通所述安装腔的开口，所述基板盖合在所述壳体的开口处， 所述超声波发射端、所述超声波接收端以及所述反馈输出元件分别设于所述基板上，且所述基板与所述主控单元电性连接。
可选地，所述主控单元包括：
处理器，所述处理器与所述超声波发射端电性连接，且所述处理器与所述反馈输出元件电性连接；
运算放大电路，所述运算放大电路与所述超声波接收端电性连接；
峰值包络检波电路，所述峰值包络检波电路电性连接于所述运算放大电路和所述处理器之间。
可选地，所述主控单元还包括：
超声驱动芯片，所述超声驱动芯片电性连接于所述处理器和所述超声波发射端之间。
可选地，所述反馈输出元件为压电马达；所述主控单元还包括：
压电马达驱动芯片，所述压电马达驱动芯片电性连接于所述处理器和所述压电马达之间。
为实现上述目的，本申请还提供一种触控检测和反馈方法，应用于如上所述触控检测和反馈系统，所述触控检测和反馈方法包括以下步骤：
通过所述超声波发射端发射超声波信号；
通过所述超声波接收端接收经所述壳体发射回来的所述超声波信号；
根据接收的所述超声波信号振幅的不同，控制所述反馈输出元件输出不同的反馈信号。
进一步地，所述反馈输出元件为压电马达；所述根据接收的所述超声波信号振幅的不同，控制所述反馈输出元件输出不同的反馈信号的步骤包括：
在接收的所述超声波信号的振幅大于第一预设阈值时，控制所述压电马达不产生振动信号；
在接收的所述超声波信号的振幅小于所述第一预设阈值且大于第二预设阈值时，控制所述压电马达产生第一振动信号；
在接收的所述超声波信号的振幅小于所述第二预设阈值时，控制所述压电马达产生第二振动信号。
进一步地，所述反馈输出元件为压电马达；所述根据接收的所述超声波信号振幅的不同，控制所述反馈输出元件输出不同的反馈信号的步骤包括：
当接收的所述超声波信号的振幅发生变化时，基于所述超声波信号的振幅和所述压电 马达的驱动电压之间的对应关系，控制所述压电马达产生对应的振动信号。
进一步地，所述通过所述超声波接收端接收经所述壳体发射回来的所述超声波信号的步骤包括：
控制模数转换通道打开；
通过所述模数转换通道接收由所述超声波接收端采集的所述超声波信号；
控制所述模数转换通道关闭。
进一步地，在所述通过所述超声波接收端接收经所述壳体发射回来的所述超声波信号的步骤执行完毕之后，再执行所述根据接收的所述超声波信号振幅的不同，控制所述反馈输出元件输出不同的反馈信号的步骤。
本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请技术方案中，主控单元通过超声波发射端发射超声波信号，并通过超声波接收端接收经壳体发射回来的超声波信号，基于壳体与空气及人体之间不同的声阻抗造成超声波反射波形变化的原理，可实现对无触摸、轻触、按压等多种触控操作的识别，并通过反馈输出元件输出针对不同触控力度的多级反馈信号，达到与用户交互的目的，可增强用户的使用体验。本申请能够克服电容式按键的误触问题，而且也能够规避压电式按键受限于形变因素导致的灵敏度下降甚至失效的风险，并通过触摸检测和振动反馈不同时进行的方法降低振动反馈元件对触摸检测元件造成的影响。
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本申请触控检测和反馈系统一实施例的结构示意图；
图2为图1触控检测和反馈系统的电路模块示意图；
图3为图1触控检测和反馈系统处于未触摸状态的结构示意图；
图4为图1触控检测和反馈系统处于轻触状态的结构示意图；
图5为图1触控检测和反馈系统处于按压状态的结构示意图；
图6为本申请触控检测和反馈方法第一实施例的流程示意图；
图7为本申请触控检测和反馈方法第二实施例中步骤S30的细化步骤的流程示意图；
图8为本申请触控检测和反馈方法第三实施例的流程示意图；
图9为本申请触控检测和反馈方法第四实施例步骤S20的细化步骤的流程示意图。
图10为本申请触控检测和反馈系统中超声波发射端、超声波接收端以及压电马达的时序控制示意图。
附图标号说明：
| 标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
| 100 | 触控检测和反馈系统 | 51 | 处理器 |
| 10 | 壳体 | 52 | 一级运算放大电路 |
| 11 | 安装腔 | 53 | 二级运算放大电路 |
| 20 | 超声波发射端 | 54 | 峰值包络检波电路 |
| 30 | 超声波接收端 | 55 | 超声驱动芯片 |
| 40 | 压电马达 | 56 | 压电马达驱动芯片 |
| 50 | 主控单元 | 60 | 基板 |
本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
本申请提出一种触控检测和反馈系统100。
在本申请实施例中，如图1至2所示，触控检测和反馈系统100包括：壳体10、超声波发射端20、超声波接收端30、反馈输出元件以及主控单元50，所述壳体10内设有安装腔11，且所述安装腔11为封闭空间；所述超声波发射端20、所述超声波接收端30以及所述反馈输出元件均设于所述安装腔11内；所述超声波发射端20、所述超声波接收端30以及所述反馈输出元件分别与所述主控单元50电性连接。
具体地，本申请的触控检测和反馈系统100可应用于AR(增强现实设备)、VR(虚拟 现实设备)、电子手表、汽车的触控部件或其他需要进行触控检测和反馈的电子设备上。在结构设计方面，超声波发射端20、超声波接收端30和反馈输出元件均可通过硬胶与壳体10粘接固定，壳体10能够同时对超声波发射端20、超声波接收端30和反馈输出元件起到保护作用。壳体10与超声波发射端20、超声波接收端30以及反馈输出元件组成一体式的模块，其结构紧凑、尺寸小巧，体积只有5.2mm×5.2mm×1.15mm，可方便安装于所应用的电子设备上，而主控单元50可集成于电子设备的主板上，主控单元50和超声波发射端20、超声波接收端30及反馈输出元件之间可通过引线或FPC(柔性电路板)连接，以实现电路导通。为方便实现超声波信号的发射和接收，超声波发射端20和超声波接收端30可对称安装在反馈输出元件的两侧。
本申请实施例中，触控检测是基于壳体10与空气及人体之间不同的声阻抗造成超声波反射波形变化的原理来实现的。具体地，请参阅图3至5，检测触控操作时，主控单元50控制超声波发射端20发射超声波信号，超声波信号自超声波发射端20朝壳体10方向扩散传播，超声波信号经壳体10反射后反向回传，并由超声波接收端30接收。其中，由于壳体10为封闭式结构，又因为空气和固体壳体10材料的声阻抗相差很大，所以，在人体没有触碰壳体10的情况下，超声波信号在壳体10中会发生99％的反射(以金属壳体10为例)，超声波接收端30接收到的超声波信号的振幅相应也是比较高的；当用户的手指(人体)触碰壳体10的表面时，壳体10和空气的交界面的声阻抗就会发生变化，部分超声波信号能够透过手指向外扩散传播，反射回来的超声波信号的能量将降低为反射之前的超声波信号的82％，即超声波接收端30接收到的超声波信号的振幅发生衰减；当用户的手指施力按压壳体10时(或轻度按压、或重度按压)，由于手指轻触和按压时与壳体10的接触面会发生一个从小到大变化，所以超声波信号透过手指向外传播的能量也会由少变多，那么，反射回来的超声波信号也会形成一个从大到小的变化趋势，即超声波接收端30接收到的超声波信号的振幅衰减得更多。因此，主控单元50通过检测反射回来的超声波信号的能量(振幅)即可检测出相应的触控动作(至少包括无触摸、轻触和按压等)，实现多级力度触控检测。
同时，基于上述检测的结果，主控单元50还可控制反馈输出元件产生与触控动作对应的反馈信息，以提供给用户相应的操作反馈，实现本申请系统与用户之间的信息交互。其中，反馈输出元件可采用压电马达40，压电马达40能够生成多种不同的振动模式，以匹配不同的触控操作。当然，反馈输出元件也可采用其他类型的电子元件，比如LED灯，将LED灯安装到壳体10的安装腔11并使LED灯从壳体10的表面显露，通过LED灯产生不同的光信号，同样可实现反馈效果；又如扬声器，通过扬声器产生不同的声信号，来达到反馈目的。 本申请对反馈输出元件的具体类型不作限制，可根据实际需要进行设置。
综上，本申请触控检测和反馈系统100可以实现对无触摸、轻触、按压等多种触控操作的识别，并通过反馈输出元件输出针对不同触控力度的多级反馈信号，达到与用户交互的目的，可增强用户的使用体验。本申请能够克服电容式按键的误触问题，而且也能够规避压电式按键受限于形变因素导致的灵敏度下降甚至失效的风险。
在一实施例中，请参阅图1，所述触控检测和反馈系统100还包括：基板60，所述壳体10上开设有连通所述安装腔11的开口，所述基板60盖合在所述壳体10的开口处，所述超声波发射端20、所述超声波接收端30以及所述反馈输出元件分别设于所述基板60上，且所述基板60与所述主控单元50电性连接。
具体地，壳体10的一个表面上开设有开口，可选用一个相应尺寸大小的电路板作为基板60，将超声波发射端20、超声波接收端30和反馈输出元件连接到基板60上，再将基板60倒扣盖合在开口处并与壳体10固定，从而使超声波发射端20、超声波接收端30和反馈输出元件安装到壳体10的安装腔11内，并使壳体10的安装腔11形成一个封闭空间。基板60可通过引线或FPC(柔性电路板)与设于所应用的电子设备的主板上的主控单元50电性连接。通过壳体10和基板60两个部分的组装结构，可方便超声波发射端20、超声波接收端30和反馈输出元件的安装、维护或零件更换。
在一实施例中，请参阅图2，所述主控单元50包括：处理器51、运算放大电路以及峰值包络检波电路54，所述处理器51与所述超声波发射端20电性连接，且所述处理器51与所述反馈输出元件电性连接；所述运算放大电路与所述超声波接收端30电性连接；所述峰值包络检波电路54电性连接于所述运算放大电路和所述处理器51之间。
具体地，处理器51选用微控制单元(MCU)，可协调各个电子元件之间的工作，处理器51用于生成控制信号来驱动超声波发射端20以一定频率发射超声波信号；超声波接收端30接收的超声波信号经运算放大电路和峰值包洛检波电路处理后送入处理器51的模数转化(ADC)通道进行逻辑运算；当检测到有手指触控时，根据触控力度的大小，处理器51驱动反馈输出元件输出相应的反馈信号。其中，运算放大电路包括两级运算放大电路(一级放大电路和二级放大电路)，可实现超声波接收端30到的mV级超声波信号的放大和带通滤波；峰值包络检波电路54可实现对运算放大电路输出信号的前级处理，将幅值不等的正弦波信号进行峰值的包络，有助于处理器51的ADC快速检测电压变化，而且降低了对处理器51的ADC压摆率的要求，模数转化通道可将模拟信号转变为数字信号，实现数据采集，以便处理器51进行阈值检测和算法处理，对触控操作的力度级别进行分析判断。其中，运 算放大电路以及峰值包络检波电路54的具体电路结构设置均可采用现有技术，此处不再赘述。
在一实施例中，请参阅图2，所述主控单元50还包括：超声驱动芯片55，所述超声驱动芯片55电性连接于所述处理器51和所述超声波发射端20之间。
具体地，超声驱动芯片55连接至超声波发射端20的正负极，超声驱动芯片55作为总线缓冲器，可提高处理器51的IO驱动能力，通过超声驱动芯片55控制超声波发射端20先后打开发射通道并发射超声脉冲驱动信号，从而控制超声波发射端20能够按照设定频率发射超声波信号。如此，可改善发射的超声波信号的上升沿脉冲毛刺，以形成稳定的超声波信号。当然，如果处理器51的GPIO口驱动能力足够，那么可以省去超声驱动芯片55。
在一实施例中，请参阅图2，所述反馈输出元件为压电马达40；所述主控单元50还包括：压电马达驱动芯片56，所述压电马达驱动芯片56电性连接于所述处理器51和所述压电马达40之间。
具体地，压电马达驱动芯片56可以通过SPI接口连接压电马达40(I2C或者SPI都可以，优选采用传输速度更快的SPI总线)，压电马达40可在压电马达驱动芯片56脉冲波形的驱动下实现多种模态的振动效果，以配合不同的触控力度做相应幅度的反馈，满足不同触控力度等级的反馈需要。如此，当处理器51检测到有手指触控并识别出力度等级时，处理器51将通过压电驱动芯片(压电驱动IC)来驱动压电马达40产生局部振感，向用户输出反馈信息。本申请采用压电陶瓷制作的压电马达40，即在两片铜制圆形电极中间放入压电陶瓷介质材料，当在两片电极上面接通交流音频信号时，压电片会根据信号的大小频率发生振动。相较于采用线性共振马达和偏心转子马达，压电马达40的更为小巧轻薄，有利于实现产品的小型模块化。相较于光信号反馈或声音信号反馈，振动反馈可实现类似物理按键的点击感和深度触控效果，有利于提升用户体验。
需要说明的是，为了降低振动反馈元件即压电马达40对超声波接收端30接收的信号造成的影响，在超声波接收端30接收经壳体发射回来的超声波信号之后，再控制反馈输出元件输出不同的反馈信号。需要说明的是，超声波发射端20和超声波接收端30可分别实现超声波能量的驱动和识别，其二者也是基于压电陶瓷片制造的，只不过超声波器件在形状样式、结构尺寸、产品封装以及使用方法等方面与压电马达40是不同的。
在一实施例中，所述壳体10的材质为金属材质或塑胶材质。
壳体10具体可采用PC塑料、ABS塑料、不锈钢、碳纤维或镁铝合金等材质。由于本申 请的触控检测并不依赖壳体10的形变来实现，因此壳体10材质的选择范围更大，可以选用硬质塑胶或金属材质，以提高壳体10的耐冲击性和耐磨性，能够延长壳体10的使用寿命，并对超声波发射端20、超声波接收端30、反馈输出元件进行有效保护。
为实现上述目的，本申请还提供一种触控检测和反馈方法，触控检测和反馈方法应用于触控检测和反馈系统100，触控检测和反馈系统100包括：壳体10、超声波发射端20、超声波接收端30、反馈输出元件以及主控单元50，所述壳体10内设有安装腔11，且所述安装腔11为封闭空间；所述超声波发射端20、所述超声波接收端30以及所述反馈输出元件均设于所述安装腔11内；所述超声波发射端20、所述超声波接收端30以及所述反馈输出元件分别与所述主控单元50电性连接。主控单元50至少包括处理器51，例如CPU，存储器，通信总线。其中，通信总线用于实现各个组件之间的连接通信。存储器可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器可选的还可以是独立于前述处理器51的存储装置。作为一种存储介质的存储器中至少存储有触控检测和反馈的应用程序，而处理器51可以用于调用存储器中存储的触控检测和反馈的应用程序，并执行以下操作：
通过所述超声波发射端20发射超声波信号；
通过所述超声波接收端30接收经所述壳体10发射回来的所述超声波信号；
根据接收的所述超声波信号振幅的不同，控制所述反馈输出元件输出不同的反馈信号。
进一步地，处理器51可以调用存储器中存储的触控检测和反馈的应用程序，还执行以下操作：
在接收的所述超声波信号的振幅大于第一预设阈值时，控制所述压电马达40不产生振动信号；
在接收的所述超声波信号的振幅小于所述第一预设阈值且大于第二预设阈值时，控制所述压电马达40产生第一振动信号；
在接收的所述超声波信号的振幅小于所述第二预设阈值时，控制所述压电马达40产生第二振动信号。
所述第二振动信号的振幅大于所述第一振动信号的振幅。
进一步地，处理器51可以调用存储器中存储的触控检测和反馈的应用程序，还执行以下操作：
当接收的所述超声波信号的振幅发生变化时，基于所述超声波信号的振幅和所述压电马达40的驱动电压之间的对应关系，控制所述压电马达40产生对应的振动信号。
进一步地，处理器51可以调用存储器中存储的触控检测和反馈的应用程序，还执行以下操作：
所述通过所述超声波接收端30接收经所述壳体10发射回来的超声波信号的步骤包括：
控制模数转换通道打开；
将所述超声波接收端30接收的所述超声波信号传输至所述模数转换通道；
控制所述模数转换通道关闭。
请参照图6，本申请提供的触控检测和反馈方法的第一实施例，所述触控检测和反馈方法包括以下步骤：
S10、通过所述超声波发射端20发射超声波信号；
S20、通过所述超声波接收端30接收经所述壳体10发射回来的所述超声波信号；
S30、根据接收的所述超声波信号振幅的不同，控制所述反馈输出元件输出不同的反馈信号。
本申请实施例中，具体地，请参阅图3至5，检测触控操作时，主控单元50控制超声波发射端20发射超声波信号，超声波信号自超声波发射端20朝壳体10方向扩散传播，超声波信号经壳体10反射后反向回传，并由超声波接收端30接收。其中，由于壳体10为封闭式结构，又因为空气和固体壳体10材料的声阻抗相差很大，所以，在人体没有触碰壳体10的情况下，超声波信号在壳体10中会发生99％的反射(以金属壳体10为例)，超声波接收端30接收到的超声波信号的振幅相应也是比较高的；当用户的手指(人体)触碰壳体10的表面时，壳体10和空气的交界面的声阻抗就会发生变化，部分超声波信号能够透过手指向外扩散传播，反射回来的超声波信号的能量将降低为反射之前的超声波信号的82％，即超声波接收端30接收到的超声波信号的振幅发生衰减；当用户的手指施力按压壳体10时(或轻度按压、或重度按压)，由于手指轻触和按压时与壳体10的接触面会发生一个从小到大变化，所以超声波信号透过手指向外传播的能量也会由少变多，那么，反射回来的超声波信号也会形成一个从大到小的变化趋势，即超声波接收端30接收到的超声波信号的振幅衰减得更多。因此，主控单元50通过检测反射回来的超声波信号的能量(振幅)即可检测出相应的触控动作(至少包括无触摸、轻触和按压等)，实现多级力度触控检测。
同时，基于上述检测的结果，主控单元50还可控制反馈输出元件产生与触控动作对应 的反馈信息，以提供给用户相应的操作反馈，实现本申请系统与用户之间的信息交互。其中，反馈输出元件可采用压电马达40，压电马达40能够生成多种不同的振动模式，以匹配不同的触控操作。
进一步地，基于第一实施例，提出本申请触控检测和反馈方法的第二实施例，请参照图7，在本申请的第二实施例中，所述反馈输出元件为压电马达40；所述步骤S30包括：
S31、在接收的所述超声波信号的振幅大于第一预设阈值时，控制所述压电马达40不产生振动信号；
S32、在接收的所述超声波信号的振幅小于所述第一预设阈值且大于第二预设阈值时，控制所述压电马达40产生第一振动信号；
S33、在接收的所述超声波信号的振幅小于所述第二预设阈值时，控制所述压电马达40产生第二振动信号。
具体地，在进行振动反馈时，可以设定2～3个阈值进行简单触控识别，比如设定幅值较大的第一预设阈值和幅值较小的第二预设阈值，通过比较接收的超声波信号的振幅与第一预设阈值及第二预设阈值之间的大小关系，将触控操作识别为未触摸、轻触或按压。根据识别到的不同触控操作，控制压电马达40输出不同的振动信号：识别到未触摸操作时，控制压电马达40不振动；识别到轻触操作时，控制压电马达40输出振幅较小的第一振动信号；识别到按压操作时，控制压电马达40输出振幅较大的第二振动信号，第一振动信号和第二振动信号的振幅大小可通过改变压电马达40的驱动电压的大小来调整。当然，在此基础上，可以根据需要将按压操作进一步划分为轻度按压和重度按压等，相关技术方案落入本申请的保护范围。
进一步地，基于第一实施例，提出本申请触控检测和反馈方法的第三实施例，请参照图8，在本申请的第三实施例中，所述反馈输出元件为压电马达40；所述步骤S30包括：
S34、当接收的所述超声波信号的振幅发生变化时，基于所述超声波信号的振幅和所述压电马达40的驱动电压之间的对应关系，控制所述压电马达40产生对应的振动信号。
具体地，在进行振动反馈时，可以将超声波信号的检测值进行力度衡量，即建立超声波信号的振幅和压电马达40的驱动电压之间的对应关系，如此，能够实现对触控力度的连续变化进行连续检测，获取到更丰富更全面的触控力度状态，并输出相应的连续变化的反馈信息，从而达到更为优异的反馈效果，可进一步提升用户的使用体验。
进一步地，基于第一至第三实施例，提出本申请触控检测和反馈方法的第四实施例，请参照图9，在本申请的第四实施例中，所述步骤S20包括：
S21、控制模数转换通道打开；
S22、通过所述模数转换通道接收由所述超声波接收端30采集的所述超声波信号；
S23、控制所述模数转换通道关闭。
具体地，在反馈输出元件采用压电马达40时，为防止压电马达40的振动干扰超声波接收端30对超声波信号的接收，避免压电马达40对超声波接收端30的影响，触控检测步骤和振动反馈步骤采用分时控制方式，保证两个步骤在时间上是错开执行的，也即是说，在超声波接收端30接收完超声波信号后再进行振动反馈。具体而言，在超声波发射端20发射超声波信号时，可同步打开处理器51的模数转换(ADC)通道，以便通过超声波接收端30接收经壳体10反射回来的超声波信号，在超声波接收端30接收完超声波信号后，关闭处理器51的模数转换(ADC)通道，然后再执行控制反馈元件输出反馈信号的步骤。其中，实际超声波信号发射和接收之间的时长在1～2ms之间，不会影响触控检测；同时，压电马达40振动的启动时间为5ms左右，远低于人体感应可分辨的时间间隔，不会造成用户的体验问题。
进一步地，基于第一至第三实施例，提出本申请触控检测和反馈方法的第五实施例，请参阅图10，在本申请的第五实施例中，在所述步骤S20执行完毕之后，再执行所述步骤S30。
具体地，在反馈输出元件采用压电马达40时，为防止压电马达40的振动干扰超声波接收端30对超声波信号的接收，避免压电马达40对超声波接收端30的影响，触控检测步骤和振动反馈步骤采用分时控制方式，保证两个步骤在时间上是先后执行的，也即是说，在超声波接收端30接收完超声波信号后再进行振动反馈。具体而言，处理器51先通过超声驱动芯片55控制超声波发射端20发射超声波信号，随后处理器51通过超声波接收端30开始接收经壳体10反射回来的超声波信号；在超声波接收端30接收完超声波信号后，处理器51才通过压电马达驱动芯片56启动压电马达40，以控制压电马达40输出反馈信号。通过上述设置，能够避免振动反馈对超声波检测的干扰，从而保证超声波检测的准确性和可靠性。
由于本申请实施例所介绍的系统，为实施本申请实施例的方法所采用的系统，故而基 于本申请实施例所介绍的方法，本领域所属人员能够了解该系统的具体结构及变形，故而在此不再赘述。凡是本申请实施例的方法所采用的系统都属于本申请所欲保护的范围。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的控制器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的控制器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本申请可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选 实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
- 一种触控检测和反馈系统，其特征在于，包括：壳体，所述壳体内设有安装腔，且所述安装腔为封闭空间；超声波发射端，所述超声波发射端设于所述安装腔内；超声波接收端，所述超声波接收端设于所述安装腔内；反馈输出元件，所述反馈输出元件设于所述安装腔内；主控单元，所述超声波发射端、所述超声波接收端以及所述反馈输出元件分别与所述主控单元电性连接。
- 如权利要求1所述的触控检测和反馈系统，其特征在于，所述触控检测和反馈系统还包括：基板，所述壳体上开设有连通所述安装腔的开口，所述基板盖合在所述壳体的开口处，所述超声波发射端、所述超声波接收端以及所述反馈输出元件分别设于所述基板上，且所述基板与所述主控单元电性连接。
- 如权利要求1所述的触控检测和反馈系统，其特征在于，所述主控单元包括：处理器，所述处理器与所述超声波发射端电性连接，且所述处理器与所述反馈输出元件电性连接；运算放大电路，所述运算放大电路与所述超声波接收端电性连接；峰值包络检波电路，所述峰值包络检波电路电性连接于所述运算放大电路和所述处理器之间。
- 如权利要求4所述的触控检测和反馈系统，其特征在于，所述主控单元还包括：超声驱动芯片，所述超声驱动芯片电性连接于所述处理器和所述超声波发射端之间。
- 如权利要求4所述的触控检测和反馈系统，其特征在于，所述反馈输出元件为压电马达；所述主控单元还包括：压电马达驱动芯片，所述压电马达驱动芯片电性连接于所述处理器和所述压电马达之间。
- 一种触控检测和反馈方法，其特征在于，应用于如权利要求1至5中任一项所述触控检测和反馈系统，所述触控检测和反馈方法包括以下步骤：通过所述超声波发射端发射超声波信号；通过所述超声波接收端接收经所述壳体发射回来的所述超声波信号；根据接收的所述超声波信号振幅的不同，控制所述反馈输出元件输出不同的反馈信 号。
- 如权利要求6所述的触控检测和反馈方法，其特征在于，所述反馈输出元件为压电马达；所述根据接收的所述超声波信号振幅的不同，控制所述反馈输出元件输出不同的反馈信号的步骤包括：在接收的所述超声波信号的振幅大于第一预设阈值时，控制所述压电马达不产生振动信号；在接收的所述超声波信号的振幅小于所述第一预设阈值且大于第二预设阈值时，控制所述压电马达产生第一振动信号；在接收的所述超声波信号的振幅小于所述第二预设阈值时，控制所述压电马达产生第二振动信号。
- 如权利要求6所述的触控检测和反馈方法，其特征在于，所述反馈输出元件为压电马达；所述根据接收的所述超声波信号振幅的不同，控制所述反馈输出元件输出不同的反馈信号的步骤包括：当接收的所述超声波信号的振幅发生变化时，基于所述超声波信号的振幅和所述压电马达的驱动电压之间的对应关系，控制所述压电马达产生对应的振动信号。
- 如权利要求6至8中任一项所述的触控检测和反馈方法，其特征在于，所述通过所述超声波接收端接收经所述壳体发射回来的所述超声波信号的步骤包括：控制模数转换通道打开；通过所述模数转换通道接收由所述超声波接收端采集的所述超声波信号；控制所述模数转换通道关闭。
- 如权利要求6至8中任一项所述的触控检测和反馈方法，其特征在于，在所述通过所述超声波接收端接收经所述壳体发射回来的所述超声波信号的步骤执行完毕之后，再执行所述根据接收的所述超声波信号振幅的不同，控制所述反馈输出元件输出不同的反馈信号的步骤。
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