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無論是移動電話和PDA等便攜式消費電子產品，還是汽車、廚房電器、醫療設備以及工業和商業感測應用，基于直觀式電容性觸摸技術的解(jie)決方案都是這(zhe)些領(ling)域的首選人機界面。穩健可靠的電(dian)容性(xing)觸摸解(jie)決方案正在取(qu)代傳統的電(dian)阻性(xing)滑塊、機械按鍵和(he)旋(xuan)轉控制裝置(zhi)。

基于電荷轉移的電容性觸摸捕獲技術

基于“電荷轉移”的電容性觸摸(mo)捕獲可采用下列兩種方法來(lai)實現。

第一種方案(an)是(shi)將(jiang)一個(ge)電(dian)(dian)(dian)容未知的感測(ce)電(dian)(dian)(dian)極充(chong)電(dian)(dian)(dian)至已知電(dian)(dian)(dian)勢。該電(dian)(dian)(dian)極通常是(shi)PCB板(ban)(ban)上的一塊(kuai)銅(tong)區(qu)域。最終(zhong)電(dian)(dian)(dian)荷會(hui)被轉(zhuan)移(yi)到一個(ge)測(ce)量電(dian)(dian)(dian)路(lu)。在(zai)完成一個(ge)或(huo)多個(ge)“充(chong)電(dian)(dian)(dian)與轉(zhuan)移(yi)”周期后(hou)對電(dian)(dian)(dian)荷進行測(ce)量，可以確定感測(ce)板(ban)(ban)的電(dian)(dian)(dian)容。把手指放在(zai)觸摸(mo)表面會(hui)產生外部(bu)電(dian)(dian)(dian)容，因而影響接觸點的電(dian)(dian)(dian)荷流。這就是(shi)一個(ge)觸摸(mo)操作。

第二種(zhong)方案采用了(le)一(yi)對(dui)感測(ce)電(dian)(dian)極：一(yi)個(ge)是發(fa)射電(dian)(dian)極，由(you)邏(luo)輯脈沖(chong)電(dian)(dian)荷以(yi)間歇模(mo)式來驅動；另一(yi)個(ge)是接(jie)收(shou)電(dian)(dian)極，經由(you)覆(fu)蓋板電(dian)(dian)介質與發(fa)射極耦合(he)。當手指(zhi)觸(chu)摸覆(fu)蓋板時，場耦合(he)減(jian)小，觸(chu)摸因此被(bei)檢測(ce)到。這種(zhong)驅動、接(jie)收(shou)和處理(li)邏(luo)輯被(bei)內置在微控制(zhi)器(MCU)中，故只(zhi)需極少的外部組件。

兩種(zhong)方案(an)都有(you)其獨(du)特的(de)優(you)勢，分別適合特定的(de)應用。

觸摸功能

       來自基于“電荷(he)轉移”的電容(rong)性觸(chu)(chu)摸(mo)捕獲方案的觸(chu)(chu)摸(mo)功能可以(yi)分為觸(chu)(chu)摸(mo)屏(ping)、觸(chu)(chu)摸(mo)按鍵(jian)、滑(hua)塊和滑(hua)輪(lun)。

       觸(chu)摸屏功能(neng)支持無限次(ci)數(shu)的觸(chu)摸，極大地改善了用戶體驗，并改變了用戶與電子產品的交互(hu)方式。內置(zhi)的手(shou)勢以(yi)及能(neng)夠忽略無意(yi)識操作使(shi)得用戶界面既直觀又(you)可靠(kao)。觸(chu)摸屏能(neng)夠識別手(shou)寫筆(bi)、指(zhi)甲和手(shou)套的觸(chu)摸，為手(shou)持設備提(ti)供了簡便的文本輸(shu)入方式。

       觸摸(mo)按鍵、滑塊(kuai)和(he)(he)滑輪(lun)一般適用于單(dan)個用戶觸摸(mo)，并采用算(suan)法來確(que)定(ding)觸摸(mo)狀態和(he)(he)位(wei)置，它(ta)與信號強度無(wu)關，這一特性使得觸摸(mo)檢測精確(que)可靠(kao)。觸摸(mo)按鍵、滑塊(kuai)和(he)(he)滑 輪(lun) 功能可以(yi)兩種方式集成(cheng)在(zai)產品(pin)設計中(zhong)：固定(ding)功能器(qi)件(jian)方案(an)；MCU觸摸(mo)軟(ruan)件(jian)庫(Touch library)方案(an)。

       開發人員按(an)不同產品設計的(de)具(ju)體要求(qiu)來選擇所需的(de)觸摸功(gong)能和解(jie)決方案。

       觸摸按(an)鍵、滑塊和滑輪的典型使(shi)用環境見(jian)表1。

       典型的(de)電容性觸(chu)(chu)摸傳(chuan)(chuan)感(gan)器通過各個(ge)通道(dao)連接至MCU。圖3所示為使用一(yi)個(ge)通道(dao)的(de)接近按鍵(jian)傳(chuan)(chuan)感(gan)器、使用一(yi)個(ge)通道(dao)的(de)觸(chu)(chu)摸按鍵(jian)傳(chuan)(chuan)感(gan)器和(he)使用一(yi)組三(san)個(ge)通道(dao)的(de)滑塊/滑輪傳(chuan)(chuan)感(gan)器。MCU端口(kou)引(yin)腳可用作觸(chu)(chu)摸傳(chuan)(chuan)感(gan)器通道(dao)引(yin)腳。

固定功能器件方案

       目前市場上提供的(de)解決方案之一是(shi)固定(ding)(ding)功(gong)能(neng)觸摸(mo)器(qi)(qi)件(jian)，所(suo)謂“固定(ding)(ding)功(gong)能(neng)”是(shi)指一組(zu)(zu)只(zhi)用于(yu)處(chu)理(li)觸摸(mo)傳感(gan)器(qi)(qi)的(de)器(qi)(qi)件(jian)。因此，固定(ding)(ding)功(gong)能(neng)器(qi)(qi)件(jian)就是(shi)一種專用的(de)觸摸(mo)微(wei)控(kong)制器(qi)(qi)解決方案。固定(ding)(ding)功(gong)能(neng)觸摸(mo)器(qi)(qi)件(jian)可提供單通(tong)道或多通(tong)道支持，其觸摸(mo)傳感(gan)器(qi)(qi)排列通(tong)常是(shi)按照用作按鍵、滑塊、滑輪還是(shi)這些功(gong)能(neng)的(de)固定(ding)(ding)組(zu)(zu)合(he)而預先配置好的(de)。

       固定功(gong)能器件一般(ban)會利(li)用串行接(jie)口來向(xiang)主微控制(zhi)器更(geng)新觸(chu)(chu)(chu)摸(mo)狀(zhuang)態信息，該接(jie)口通常是一個I2C兼容接(jie)口。或是采(cai)用SPI、USART和位(wei)觸(chu)(chu)(chu)發(bit banging)等其它接(jie)口技術。固定功(gong)能器件的(de)觸(chu)(chu)(chu)摸(mo)狀(zhuang)態報告往往包(bao)括接(jie)近按(an)鍵或觸(chu)(chu)(chu)摸(mo)按(an)鍵的(de)開(kai)關(ON/OFF)狀(zhuang)態，滑塊的(de)線(xian)性觸(chu)(chu)(chu)摸(mo)定位(wei)值，以及滑輪的(de)觸(chu)(chu)(chu)摸(mo)角度定位(wei)值。

       此外(wai)，固(gu)定(ding)功(gong)能(neng)(neng)觸(chu)摸器件(jian)還(huan)具(ju)有一項額(e)外(wai)的(de)(de)功(gong)能(neng)(neng)，即器件(jian)引腳上可輸出頻閃和(he)脈沖來顯示某種結(jie)果，而無(wu)需采用串行(xing)接口。這意(yi)味著按(an)鍵的(de)(de)開關狀(zhuang)態或滑塊、滑輪的(de)(de)位置信(xin)息(xi)并非固(gu)定(ding)功(gong)能(neng)(neng)觸(chu)摸器件(jian)唯一的(de)(de)輸出信(xin)息(xi)。而對這些數據進行(xing)二級處理(li)而獲得的(de)(de)二級數據輸出，可以(yi)滿足應用的(de)(de)需求。例如，在(zai)電器的(de)(de)功(gong)率控制中(zhong)，觸(chu)摸按(an)鍵狀(zhuang)態信(xin)息(xi)可以(yi)轉換為一個經過編程(cheng)的(de)(de)自(zi)動關斷延時，以(yi)觸(chu)發脈沖的(de)(de)形(xing)式輸出到(dao)器件(jian)的(de)(de)某個引腳上，最后關斷電器。

        固定功(gong)能(neng)(neng)器(qi)(qi)(qi)件(jian)的(de)(de)特性(xing)如下：是可用的(de)(de)電(dian)容(rong)性(xing)觸(chu)摸(mo)解決(jue)方(fang)案(an)(an)；固定功(gong)能(neng)(neng)微(wei)控制器(qi)(qi)(qi)可帶有(you)(you)在(zai)(zai)出廠已編程的(de)(de)固件(jian)；相比微(wei)控制器(qi)(qi)(qi)觸(chu)摸(mo)軟件(jian)庫方(fang)案(an)(an)，把固定功(gong)能(neng)(neng)方(fang)案(an)(an)集成(cheng)到產品設計(ji)中所需的(de)(de)工作量比較小；輸出接口和傳感(gan)器(qi)(qi)(qi)排列(lie)方(fang)面的(de)(de)用戶(hu)可配置性(xing)有(you)(you)限(xian)；因為是由主(zhu)微(wei)控制器(qi)(qi)(qi)完成(cheng)主(zhu)要(yao)的(de)(de)應用任務，而加(jia)入固定功(gong)能(neng)(neng)觸(chu)摸(mo)器(qi)(qi)(qi)件(jian)旨在(zai)(zai)增加(jia)電(dian)容(rong)性(xing)觸(chu)摸(mo)支持，所以這種方(fang)案(an)(an)需要(yao)在(zai)(zai)設計(ji)中加(jia)入額(e)外的(de)(de)微(wei)控制器(qi)(qi)(qi)。