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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決方案(an)都是這(zhe)些領域的首選人機(ji)界面(mian)。穩健可靠的電容性(xing)觸摸(mo)解決方案(an)正在取(qu)代傳統的電阻性(xing)滑(hua)塊、機(ji)械按(an)鍵和旋(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(dian)荷轉移”的電(dian)容(rong)性觸摸捕獲可采用下列兩種方法(fa)來實現。

第一(yi)種方案是將一(yi)個電(dian)(dian)(dian)(dian)容未知(zhi)的感測(ce)電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)充電(dian)(dian)(dian)(dian)至已知(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)勢。該電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)通常是PCB板上的一(yi)塊(kuai)銅區域。最終電(dian)(dian)(dian)(dian)荷會(hui)被(bei)轉移到一(yi)個測(ce)量電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)。在完(wan)成一(yi)個或多個“充電(dian)(dian)(dian)(dian)與轉移”周(zhou)期后(hou)對電(dian)(dian)(dian)(dian)荷進行測(ce)量，可以確(que)定感測(ce)板的電(dian)(dian)(dian)(dian)容。把手指放在觸(chu)摸表面(mian)會(hui)產生外部電(dian)(dian)(dian)(dian)容，因而影響接觸(chu)點的電(dian)(dian)(dian)(dian)荷流。這就是一(yi)個觸(chu)摸操(cao)作。

第二種方(fang)案采用了(le)一(yi)對感測(ce)電(dian)極(ji)(ji)(ji)：一(yi)個是(shi)發射(she)電(dian)極(ji)(ji)(ji)，由邏輯脈沖電(dian)荷以間(jian)歇(xie)模式來驅(qu)(qu)動(dong)；另一(yi)個是(shi)接收(shou)電(dian)極(ji)(ji)(ji)，經(jing)由覆蓋板(ban)電(dian)介質與發射(she)極(ji)(ji)(ji)耦(ou)合。當手指觸(chu)(chu)摸(mo)覆蓋板(ban)時，場耦(ou)合減小，觸(chu)(chu)摸(mo)因此被檢測(ce)到(dao)。這(zhe)種驅(qu)(qu)動(dong)、接收(shou)和(he)處(chu)理(li)邏輯被內置(zhi)在微(wei)控制器(MCU)中(zhong)，故只需極(ji)(ji)(ji)少的(de)外部組件。

兩(liang)種方案(an)都有其獨特(te)的(de)優勢(shi)，分別適合(he)特(te)定的(de)應用。

觸摸功能

       來(lai)自基于“電荷(he)轉(zhuan)移”的(de)電容性(xing)觸(chu)(chu)摸(mo)捕(bu)獲方(fang)案的(de)觸(chu)(chu)摸(mo)功能可(ke)以分(fen)為觸(chu)(chu)摸(mo)屏、觸(chu)(chu)摸(mo)按(an)鍵、滑塊和滑輪。

       觸(chu)摸屏(ping)功能(neng)支持無限次數(shu)的(de)觸(chu)摸，極大地改善了(le)用戶(hu)體驗，并改變了(le)用戶(hu)與電(dian)子產品的(de)交互方式(shi)。內置的(de)手勢(shi)以及能(neng)夠(gou)忽(hu)略無意(yi)識操作使得用戶(hu)界面既直觀又(you)可靠。觸(chu)摸屏(ping)能(neng)夠(gou)識別手寫筆、指(zhi)甲和手套的(de)觸(chu)摸，為手持設備提供了(le)簡便的(de)文(wen)本輸(shu)入方式(shi)。

       觸(chu)摸(mo)按鍵、滑塊和滑輪(lun)一(yi)般適用于單個用戶(hu)觸(chu)摸(mo)，并采用算法來確定觸(chu)摸(mo)狀(zhuang)態和位置，它與信號強(qiang)度(du)無關，這一(yi)特(te)性使(shi)得觸(chu)摸(mo)檢測精確可靠。觸(chu)摸(mo)按鍵、滑塊和滑 輪(lun) 功能可以兩種方(fang)式集成在產(chan)品設計中：固(gu)定功能器件(jian)方(fang)案(an)；MCU觸(chu)摸(mo)軟(ruan)件(jian)庫(Touch library)方(fang)案(an)。

       開(kai)發(fa)人員按不同產品設計(ji)的具體要求(qiu)來選擇(ze)所需的觸摸(mo)功能(neng)和解(jie)決(jue)方案。

       觸摸(mo)按鍵、滑塊和滑輪的典型使用環境見表(biao)1。

       典(dian)型(xing)的(de)電(dian)容性觸(chu)(chu)摸傳感器(qi)通(tong)過各個(ge)通(tong)道(dao)連接至MCU。圖3所示(shi)為使用(yong)一個(ge)通(tong)道(dao)的(de)接近(jin)按(an)(an)鍵(jian)傳感器(qi)、使用(yong)一個(ge)通(tong)道(dao)的(de)觸(chu)(chu)摸按(an)(an)鍵(jian)傳感器(qi)和使用(yong)一組(zu)三(san)個(ge)通(tong)道(dao)的(de)滑塊/滑輪傳感器(qi)。MCU端(duan)口引腳可用(yong)作觸(chu)(chu)摸傳感器(qi)通(tong)道(dao)引腳。

固定功能器件方案

       目前(qian)市場上提(ti)供的(de)(de)(de)解(jie)決(jue)方(fang)案之一是(shi)固定(ding)功能(neng)觸(chu)摸(mo)(mo)(mo)器(qi)(qi)件(jian)，所謂“固定(ding)功能(neng)”是(shi)指一組只用于處(chu)理觸(chu)摸(mo)(mo)(mo)傳感器(qi)(qi)的(de)(de)(de)器(qi)(qi)件(jian)。因此，固定(ding)功能(neng)器(qi)(qi)件(jian)就是(shi)一種專(zhuan)用的(de)(de)(de)觸(chu)摸(mo)(mo)(mo)微控制(zhi)器(qi)(qi)解(jie)決(jue)方(fang)案。固定(ding)功能(neng)觸(chu)摸(mo)(mo)(mo)器(qi)(qi)件(jian)可提(ti)供單通道或多通道支持，其觸(chu)摸(mo)(mo)(mo)傳感器(qi)(qi)排列通常是(shi)按照用作按鍵、滑塊、滑輪還是(shi)這些功能(neng)的(de)(de)(de)固定(ding)組合而預先配置好的(de)(de)(de)。

       固定(ding)功能(neng)器件(jian)一般會利用串行接(jie)口(kou)(kou)來向(xiang)主(zhu)微控制器更新觸(chu)摸狀(zhuang)態信(xin)息(xi)，該接(jie)口(kou)(kou)通常是一個(ge)I2C兼(jian)容接(jie)口(kou)(kou)。或是采用SPI、USART和位觸(chu)發(fa)(bit banging)等其它接(jie)口(kou)(kou)技(ji)術。固定(ding)功能(neng)器件(jian)的(de)觸(chu)摸狀(zhuang)態報告(gao)往往包(bao)括(kuo)接(jie)近按鍵(jian)或觸(chu)摸按鍵(jian)的(de)開關(ON/OFF)狀(zhuang)態，滑塊(kuai)的(de)線性觸(chu)摸定(ding)位值，以(yi)及滑輪的(de)觸(chu)摸角度定(ding)位值。

       此外，固定功(gong)能(neng)觸摸(mo)(mo)器(qi)(qi)(qi)件(jian)(jian)還具有一項額(e)外的(de)(de)(de)功(gong)能(neng)，即器(qi)(qi)(qi)件(jian)(jian)引腳上(shang)可輸出頻閃和脈(mo)沖來顯示某(mou)種結(jie)果，而(er)無需采用串行(xing)接口。這意味著按鍵(jian)的(de)(de)(de)開關(guan)狀態或(huo)滑塊、滑輪的(de)(de)(de)位置信(xin)息并(bing)非固定功(gong)能(neng)觸摸(mo)(mo)器(qi)(qi)(qi)件(jian)(jian)唯一的(de)(de)(de)輸出信(xin)息。而(er)對這些(xie)數(shu)據進行(xing)二級處(chu)理而(er)獲得的(de)(de)(de)二級數(shu)據輸出，可以滿足應(ying)用的(de)(de)(de)需求。例(li)如，在電器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)功(gong)率控制中(zhong)，觸摸(mo)(mo)按鍵(jian)狀態信(xin)息可以轉(zhuan)換(huan)為一個經過編程的(de)(de)(de)自(zi)動關(guan)斷延時(shi)，以觸發(fa)脈(mo)沖的(de)(de)(de)形式輸出到器(qi)(qi)(qi)件(jian)(jian)的(de)(de)(de)某(mou)個引腳上(shang)，最后關(guan)斷電器(qi)(qi)(qi)。

        固(gu)定(ding)(ding)功能(neng)器(qi)(qi)(qi)件(jian)(jian)的(de)特性如下：是可用(yong)的(de)電容性觸(chu)(chu)摸(mo)解決方案(an)；固(gu)定(ding)(ding)功能(neng)微(wei)(wei)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)器(qi)(qi)(qi)可帶有在出廠已(yi)編程的(de)固(gu)件(jian)(jian)；相(xiang)比微(wei)(wei)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)器(qi)(qi)(qi)觸(chu)(chu)摸(mo)軟件(jian)(jian)庫(ku)方案(an)，把固(gu)定(ding)(ding)功能(neng)方案(an)集成到產品設計中所(suo)需的(de)工作量比較小；輸出接口和傳感(gan)器(qi)(qi)(qi)排列方面的(de)用(yong)戶(hu)可配置性有限(xian)；因為是由主(zhu)微(wei)(wei)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)器(qi)(qi)(qi)完成主(zhu)要的(de)應用(yong)任務，而加入(ru)固(gu)定(ding)(ding)功能(neng)觸(chu)(chu)摸(mo)器(qi)(qi)(qi)件(jian)(jian)旨(zhi)在增加電容性觸(chu)(chu)摸(mo)支(zhi)持，所(suo)以這(zhe)種方案(an)需要在設計中加入(ru)額外的(de)微(wei)(wei)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)器(qi)(qi)(qi)。