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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(jue)方案都是這些領域的首選人機(ji)界面。穩健可靠的電容性(xing)觸(chu)摸解決(jue)方案正在(zai)取代傳(chuan)統的電阻性(xing)滑塊、機(ji)械按鍵(jian)和旋轉控制(zhi)裝置。

基于電荷轉移的電容性觸摸捕獲技術

基于“電(dian)荷轉移”的電(dian)容性(xing)觸(chu)摸捕(bu)獲可采(cai)用(yong)下列兩種(zhong)方法來實現。

第(di)一(yi)種方案是(shi)(shi)將一(yi)個電(dian)容(rong)未知(zhi)的(de)感測(ce)電(dian)極充電(dian)至已(yi)知(zhi)電(dian)勢。該電(dian)極通常是(shi)(shi)PCB板(ban)上的(de)一(yi)塊(kuai)銅(tong)區域。最(zui)終電(dian)荷會被(bei)轉(zhuan)移到一(yi)個測(ce)量(liang)(liang)電(dian)路。在(zai)完成(cheng)一(yi)個或多個“充電(dian)與轉(zhuan)移”周期(qi)后(hou)對電(dian)荷進行測(ce)量(liang)(liang)，可以確定感測(ce)板(ban)的(de)電(dian)容(rong)。把(ba)手指放(fang)在(zai)觸摸(mo)表面(mian)會產生外部電(dian)容(rong)，因而(er)影響接觸點(dian)的(de)電(dian)荷流。這(zhe)就是(shi)(shi)一(yi)個觸摸(mo)操(cao)作。

第(di)二(er)種(zhong)方案采用了(le)一對感測(ce)電(dian)極(ji)：一個是發射(she)電(dian)極(ji)，由(you)邏輯脈沖電(dian)荷(he)以(yi)間歇(xie)模式來驅動；另(ling)一個是接收(shou)電(dian)極(ji)，經由(you)覆(fu)(fu)蓋(gai)板電(dian)介質與(yu)發射(she)極(ji)耦合(he)。當手指(zhi)觸摸(mo)覆(fu)(fu)蓋(gai)板時，場(chang)耦合(he)減小，觸摸(mo)因此被(bei)檢(jian)測(ce)到。這種(zhong)驅動、接收(shou)和處理(li)邏輯被(bei)內置在微控(kong)制器(MCU)中，故只(zhi)需極(ji)少的外部組件(jian)。

兩種方(fang)案(an)都(dou)有其獨特(te)的(de)優勢，分別適合特(te)定(ding)的(de)應(ying)用。

觸摸功能

       來自基于“電荷轉移”的(de)電容(rong)性觸(chu)摸(mo)捕獲方案的(de)觸(chu)摸(mo)功(gong)能可以分(fen)為觸(chu)摸(mo)屏、觸(chu)摸(mo)按鍵、滑(hua)塊和(he)滑(hua)輪。

       觸(chu)(chu)摸(mo)(mo)屏(ping)功(gong)能支持無限次數(shu)的(de)觸(chu)(chu)摸(mo)(mo)，極大地改善了(le)(le)用(yong)戶體(ti)驗，并(bing)改變了(le)(le)用(yong)戶與電子產品(pin)的(de)交(jiao)互方(fang)式。內置(zhi)的(de)手(shou)勢以及能夠忽略無意識操作(zuo)使得用(yong)戶界(jie)面既(ji)直(zhi)觀又可靠。觸(chu)(chu)摸(mo)(mo)屏(ping)能夠識別手(shou)寫筆、指甲和(he)手(shou)套的(de)觸(chu)(chu)摸(mo)(mo)，為(wei)手(shou)持設備提供了(le)(le)簡便的(de)文(wen)本輸入方(fang)式。

       觸(chu)(chu)摸(mo)按鍵、滑(hua)塊和滑(hua)輪一(yi)般適用(yong)于單(dan)個用(yong)戶觸(chu)(chu)摸(mo)，并(bing)采(cai)用(yong)算法來確(que)定觸(chu)(chu)摸(mo)狀(zhuang)態和位(wei)置(zhi)，它與信(xin)號強度無關，這一(yi)特性(xing)使得觸(chu)(chu)摸(mo)檢(jian)測(ce)精確(que)可(ke)靠。觸(chu)(chu)摸(mo)按鍵、滑(hua)塊和滑(hua) 輪 功能(neng)可(ke)以兩(liang)種方式(shi)集成在產品設(she)計中：固(gu)定功能(neng)器件方案(an)；MCU觸(chu)(chu)摸(mo)軟件庫(Touch library)方案(an)。

       開發人員按不同產品設計(ji)的具(ju)體要(yao)求來(lai)選擇所需的觸摸功能和解決(jue)方案。

       觸摸按鍵、滑塊和滑輪的典型使用環境(jing)見表1。

       典型的(de)(de)電容性觸摸傳(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)通過(guo)各個(ge)(ge)通道(dao)連接至MCU。圖3所(suo)示為使(shi)(shi)用一(yi)個(ge)(ge)通道(dao)的(de)(de)接近按鍵(jian)傳(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)、使(shi)(shi)用一(yi)個(ge)(ge)通道(dao)的(de)(de)觸摸按鍵(jian)傳(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)和使(shi)(shi)用一(yi)組三個(ge)(ge)通道(dao)的(de)(de)滑塊/滑輪傳(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)。MCU端口引腳可用作觸摸傳(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)通道(dao)引腳。

固定功能器件方案

       目前市場上提供的(de)解決方案之一(yi)是固(gu)(gu)定(ding)功(gong)能(neng)(neng)觸摸器(qi)件，所謂“固(gu)(gu)定(ding)功(gong)能(neng)(neng)”是指一(yi)組只用(yong)于處理觸摸傳(chuan)感器(qi)的(de)器(qi)件。因此，固(gu)(gu)定(ding)功(gong)能(neng)(neng)器(qi)件就是一(yi)種(zhong)專用(yong)的(de)觸摸微控制器(qi)解決方案。固(gu)(gu)定(ding)功(gong)能(neng)(neng)觸摸器(qi)件可提供單通(tong)(tong)道或多通(tong)(tong)道支持，其觸摸傳(chuan)感器(qi)排列通(tong)(tong)常是按照用(yong)作按鍵、滑(hua)塊、滑(hua)輪還是這些功(gong)能(neng)(neng)的(de)固(gu)(gu)定(ding)組合而預(yu)先配置好的(de)。

       固定功能器件(jian)一般會(hui)利(li)用(yong)串行接口來向主微控(kong)制器更新觸(chu)(chu)摸(mo)狀態信息，該接口通常是一個I2C兼(jian)容接口。或(huo)是采用(yong)SPI、USART和位(wei)觸(chu)(chu)發(fa)(bit banging)等其它接口技術(shu)。固定功能器件(jian)的觸(chu)(chu)摸(mo)狀態報告(gao)往(wang)往(wang)包括(kuo)接近按鍵或(huo)觸(chu)(chu)摸(mo)按鍵的開關(ON/OFF)狀態，滑塊的線性(xing)觸(chu)(chu)摸(mo)定位(wei)值，以(yi)及滑輪的觸(chu)(chu)摸(mo)角(jiao)度定位(wei)值。

       此(ci)外，固定功(gong)能觸(chu)(chu)摸器(qi)件(jian)還具(ju)有一項額外的(de)功(gong)能，即器(qi)件(jian)引腳上可(ke)(ke)輸出頻閃和脈沖(chong)來顯示某種結果，而無需(xu)采用串行接口。這意味著按鍵的(de)開關狀態或滑(hua)塊、滑(hua)輪的(de)位(wei)置(zhi)信(xin)息(xi)(xi)并(bing)非固定功(gong)能觸(chu)(chu)摸器(qi)件(jian)唯一的(de)輸出信(xin)息(xi)(xi)。而對這些數(shu)據(ju)進(jin)行二級(ji)處理(li)而獲(huo)得的(de)二級(ji)數(shu)據(ju)輸出，可(ke)(ke)以(yi)(yi)滿足應用的(de)需(xu)求。例如，在電(dian)器(qi)的(de)功(gong)率控制(zhi)中(zhong)，觸(chu)(chu)摸按鍵狀態信(xin)息(xi)(xi)可(ke)(ke)以(yi)(yi)轉換為一個(ge)經過(guo)編(bian)程的(de)自動關斷(duan)延(yan)時(shi)，以(yi)(yi)觸(chu)(chu)發脈沖(chong)的(de)形式(shi)輸出到器(qi)件(jian)的(de)某個(ge)引腳上，最后(hou)關斷(duan)電(dian)器(qi)。

        固(gu)定功能(neng)器(qi)(qi)件(jian)的(de)特性如下：是可(ke)用(yong)的(de)電容性觸(chu)摸(mo)(mo)解(jie)決方案；固(gu)定功能(neng)微控(kong)制(zhi)器(qi)(qi)可(ke)帶有在出廠(chang)已編程的(de)固(gu)件(jian)；相比(bi)微控(kong)制(zhi)器(qi)(qi)觸(chu)摸(mo)(mo)軟(ruan)件(jian)庫方案，把固(gu)定功能(neng)方案集成到產品設計中(zhong)所(suo)需的(de)工(gong)作量比(bi)較(jiao)小；輸(shu)出接(jie)口和傳感器(qi)(qi)排(pai)列方面(mian)的(de)用(yong)戶可(ke)配置性有限；因為是由主微控(kong)制(zhi)器(qi)(qi)完成主要(yao)的(de)應用(yong)任務，而加(jia)(jia)入固(gu)定功能(neng)觸(chu)摸(mo)(mo)器(qi)(qi)件(jian)旨在增加(jia)(jia)電容性觸(chu)摸(mo)(mo)支持，所(suo)以這種方案需要(yao)在設計中(zhong)加(jia)(jia)入額外的(de)微控(kong)制(zhi)器(qi)(qi)。