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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都是這(zhe)些領域(yu)的首選人(ren)機(ji)界面。穩健可靠的電(dian)(dian)容(rong)性觸摸解決方案正在(zai)取代(dai)傳統(tong)的電(dian)(dian)阻性滑塊、機(ji)械按(an)鍵(jian)和旋(xuan)轉控制(zhi)裝置。

基于電荷轉移的電容性觸摸捕獲技術

基于“電(dian)荷轉(zhuan)移”的電(dian)容性觸摸(mo)捕獲可采用下(xia)列兩(liang)種方(fang)法(fa)來實現。

第一(yi)(yi)種方案(an)是(shi)將一(yi)(yi)個電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)未知的感(gan)測(ce)電(dian)(dian)(dian)極充電(dian)(dian)(dian)至已(yi)知電(dian)(dian)(dian)勢(shi)。該電(dian)(dian)(dian)極通常是(shi)PCB板(ban)上的一(yi)(yi)塊(kuai)銅區域。最終電(dian)(dian)(dian)荷(he)會被轉移到一(yi)(yi)個測(ce)量(liang)電(dian)(dian)(dian)路。在完成(cheng)一(yi)(yi)個或多個“充電(dian)(dian)(dian)與(yu)轉移”周期后對電(dian)(dian)(dian)荷(he)進行(xing)測(ce)量(liang)，可以(yi)確定(ding)感(gan)測(ce)板(ban)的電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)。把手指放(fang)在觸(chu)(chu)摸(mo)表面會產生外部電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)，因而影響接(jie)觸(chu)(chu)點(dian)的電(dian)(dian)(dian)荷(he)流。這就(jiu)是(shi)一(yi)(yi)個觸(chu)(chu)摸(mo)操作。

第(di)二種方案采(cai)用了一對感測電(dian)(dian)極(ji)(ji)：一個是(shi)發射電(dian)(dian)極(ji)(ji)，由(you)(you)邏(luo)輯(ji)脈沖電(dian)(dian)荷(he)以間歇模(mo)式(shi)來驅(qu)(qu)動；另一個是(shi)接收電(dian)(dian)極(ji)(ji)，經由(you)(you)覆(fu)蓋(gai)板電(dian)(dian)介質與(yu)發射極(ji)(ji)耦合。當(dang)手(shou)指觸摸覆(fu)蓋(gai)板時，場耦合減小，觸摸因此被(bei)檢(jian)測到。這(zhe)種驅(qu)(qu)動、接收和處理邏(luo)輯(ji)被(bei)內置在微控制器(MCU)中，故只(zhi)需(xu)極(ji)(ji)少的外部組件。

兩種方案都(dou)有其獨(du)特(te)的優勢(shi)，分別適合特(te)定的應用。

觸摸功能

       來自基于“電(dian)荷(he)轉移”的電(dian)容(rong)性觸摸(mo)(mo)捕獲(huo)方案的觸摸(mo)(mo)功能可以分為觸摸(mo)(mo)屏、觸摸(mo)(mo)按(an)鍵、滑塊和滑輪。

       觸(chu)摸(mo)屏功能支持無(wu)限次數的觸(chu)摸(mo)，極大地改善了用戶體驗，并改變(bian)了用戶與電子產品的交互方式(shi)。內置的手(shou)勢以及(ji)能夠(gou)忽略無(wu)意(yi)識(shi)操作使得(de)用戶界面既直觀又可靠。觸(chu)摸(mo)屏能夠(gou)識(shi)別手(shou)寫(xie)筆、指甲和手(shou)套的觸(chu)摸(mo)，為手(shou)持設(she)備提供(gong)了簡便的文本輸入方式(shi)。

       觸(chu)(chu)(chu)摸按鍵、滑塊和滑輪一(yi)般適(shi)用于單個用戶(hu)觸(chu)(chu)(chu)摸，并采用算法來確(que)定觸(chu)(chu)(chu)摸狀態和位(wei)置(zhi)，它與信(xin)號強度(du)無關，這一(yi)特(te)性使(shi)得(de)觸(chu)(chu)(chu)摸檢測(ce)精確(que)可靠(kao)。觸(chu)(chu)(chu)摸按鍵、滑塊和滑 輪 功(gong)能(neng)(neng)可以兩種方式集成在(zai)產(chan)品(pin)設計中：固定功(gong)能(neng)(neng)器件方案；MCU觸(chu)(chu)(chu)摸軟件庫(ku)(Touch library)方案。

       開發人員(yuan)按(an)不同產品設計的具體要求來(lai)選擇所需的觸摸(mo)功能和(he)解決方案(an)。

       觸摸(mo)按鍵、滑(hua)(hua)塊和滑(hua)(hua)輪的典型使用環境見(jian)表1。

       典型(xing)的電容性(xing)觸(chu)摸(mo)傳(chuan)感器通(tong)過(guo)各個通(tong)道連接至MCU。圖3所示為使(shi)用(yong)一個通(tong)道的接近按(an)(an)鍵(jian)傳(chuan)感器、使(shi)用(yong)一個通(tong)道的觸(chu)摸(mo)按(an)(an)鍵(jian)傳(chuan)感器和使(shi)用(yong)一組三個通(tong)道的滑(hua)塊/滑(hua)輪傳(chuan)感器。MCU端口引腳可用(yong)作觸(chu)摸(mo)傳(chuan)感器通(tong)道引腳。

固定功能器件方案

       目前市場上提供(gong)的(de)(de)解(jie)(jie)決(jue)方案(an)之一(yi)是固定(ding)功(gong)能(neng)(neng)觸(chu)(chu)摸(mo)器(qi)(qi)件，所謂“固定(ding)功(gong)能(neng)(neng)”是指(zhi)一(yi)組只(zhi)用于處理觸(chu)(chu)摸(mo)傳感器(qi)(qi)的(de)(de)器(qi)(qi)件。因此，固定(ding)功(gong)能(neng)(neng)器(qi)(qi)件就是一(yi)種專用的(de)(de)觸(chu)(chu)摸(mo)微控(kong)制器(qi)(qi)解(jie)(jie)決(jue)方案(an)。固定(ding)功(gong)能(neng)(neng)觸(chu)(chu)摸(mo)器(qi)(qi)件可提供(gong)單通(tong)(tong)道或(huo)多(duo)通(tong)(tong)道支持，其觸(chu)(chu)摸(mo)傳感器(qi)(qi)排(pai)列通(tong)(tong)常是按照用作(zuo)按鍵(jian)、滑(hua)塊(kuai)、滑(hua)輪(lun)還是這些功(gong)能(neng)(neng)的(de)(de)固定(ding)組合(he)而預(yu)先配置好的(de)(de)。

       固定(ding)功能器(qi)件(jian)一般會利用(yong)串(chuan)行接口來向(xiang)主微控制器(qi)更新觸摸(mo)狀態(tai)信息，該接口通(tong)常是一個(ge)I2C兼容(rong)接口。或是采用(yong)SPI、USART和位觸發(bit banging)等其它接口技術(shu)。固定(ding)功能器(qi)件(jian)的觸摸(mo)狀態(tai)報告(gao)往(wang)往(wang)包括接近按鍵或觸摸(mo)按鍵的開關(ON/OFF)狀態(tai)，滑塊的線(xian)性觸摸(mo)定(ding)位值，以及(ji)滑輪的觸摸(mo)角(jiao)度定(ding)位值。

       此(ci)外，固定功(gong)(gong)能(neng)觸(chu)(chu)摸器(qi)(qi)件(jian)(jian)還具(ju)有(you)一(yi)(yi)項額外的功(gong)(gong)能(neng)，即器(qi)(qi)件(jian)(jian)引腳(jiao)上可輸(shu)(shu)(shu)出(chu)頻閃和脈(mo)沖(chong)來顯示(shi)某(mou)種結果(guo)，而(er)無需采用(yong)串行接口。這意味著按(an)(an)鍵的開關狀(zhuang)態或滑(hua)塊、滑(hua)輪(lun)的位置信(xin)息并非(fei)固定功(gong)(gong)能(neng)觸(chu)(chu)摸器(qi)(qi)件(jian)(jian)唯(wei)一(yi)(yi)的輸(shu)(shu)(shu)出(chu)信(xin)息。而(er)對這些數據(ju)進行二級(ji)處(chu)理(li)而(er)獲得的二級(ji)數據(ju)輸(shu)(shu)(shu)出(chu)，可以(yi)(yi)滿足應用(yong)的需求。例如，在電器(qi)(qi)的功(gong)(gong)率控制中，觸(chu)(chu)摸按(an)(an)鍵狀(zhuang)態信(xin)息可以(yi)(yi)轉(zhuan)換為一(yi)(yi)個(ge)(ge)經過編程的自動(dong)關斷延時(shi)，以(yi)(yi)觸(chu)(chu)發脈(mo)沖(chong)的形式輸(shu)(shu)(shu)出(chu)到器(qi)(qi)件(jian)(jian)的某(mou)個(ge)(ge)引腳(jiao)上，最后關斷電器(qi)(qi)。

        固定功(gong)能(neng)器(qi)(qi)(qi)件(jian)的(de)(de)特性如下(xia)：是可用(yong)的(de)(de)電容性觸(chu)(chu)(chu)(chu)摸(mo)解決(jue)方(fang)(fang)案；固定功(gong)能(neng)微(wei)(wei)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)器(qi)(qi)(qi)可帶(dai)有在出廠已編程的(de)(de)固件(jian)；相比(bi)微(wei)(wei)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)器(qi)(qi)(qi)觸(chu)(chu)(chu)(chu)摸(mo)軟件(jian)庫方(fang)(fang)案，把固定功(gong)能(neng)方(fang)(fang)案集成到產品設計中所(suo)(suo)需的(de)(de)工作量比(bi)較小；輸(shu)出接口和(he)傳感(gan)器(qi)(qi)(qi)排列方(fang)(fang)面的(de)(de)用(yong)戶可配置性有限(xian)；因為是由主微(wei)(wei)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)器(qi)(qi)(qi)完成主要(yao)的(de)(de)應用(yong)任務，而加入固定功(gong)能(neng)觸(chu)(chu)(chu)(chu)摸(mo)器(qi)(qi)(qi)件(jian)旨在增加電容性觸(chu)(chu)(chu)(chu)摸(mo)支持(chi)，所(suo)(suo)以這種方(fang)(fang)案需要(yao)在設計中加入額外的(de)(de)微(wei)(wei)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)器(qi)(qi)(qi)。