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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(ji)術的(de)解決方案都(dou)是這些領域(yu)的(de)首選人機界面。穩(wen)健可靠(kao)的(de)電容性(xing)觸摸解決方案正(zheng)在取(qu)代傳統的(de)電阻性(xing)滑塊、機械按(an)鍵和旋轉控(kong)制裝置。

基于電荷轉移的電容性觸摸捕獲技術

基于(yu)“電荷轉移”的電容性觸摸捕獲可采用(yong)下列兩種方法來實現。

第一(yi)種(zhong)方案是(shi)將一(yi)個(ge)電(dian)容未知的(de)感(gan)測(ce)(ce)電(dian)極充電(dian)至已知電(dian)勢。該電(dian)極通常(chang)是(shi)PCB板(ban)上的(de)一(yi)塊銅區域。最終電(dian)荷(he)(he)會(hui)被轉移(yi)(yi)到一(yi)個(ge)測(ce)(ce)量電(dian)路。在完(wan)成一(yi)個(ge)或多個(ge)“充電(dian)與轉移(yi)(yi)”周期后對(dui)電(dian)荷(he)(he)進行測(ce)(ce)量，可以(yi)確(que)定感(gan)測(ce)(ce)板(ban)的(de)電(dian)容。把(ba)手指放在觸摸表(biao)面會(hui)產生外(wai)部電(dian)容，因而影響接(jie)觸點的(de)電(dian)荷(he)(he)流。這就是(shi)一(yi)個(ge)觸摸操作(zuo)。

第二種方(fang)案采用(yong)了一對感測電(dian)極(ji)(ji)：一個是發射(she)電(dian)極(ji)(ji)，由邏(luo)輯(ji)脈沖電(dian)荷以間(jian)歇模式來驅動(dong)；另一個是接(jie)收(shou)電(dian)極(ji)(ji)，經由覆(fu)(fu)蓋(gai)(gai)板(ban)電(dian)介質與發射(she)極(ji)(ji)耦合。當手指(zhi)觸摸(mo)覆(fu)(fu)蓋(gai)(gai)板(ban)時，場耦合減小，觸摸(mo)因此被檢測到。這種驅動(dong)、接(jie)收(shou)和處(chu)理邏(luo)輯(ji)被內(nei)置在微控制器(MCU)中(zhong)，故只(zhi)需極(ji)(ji)少的外部組(zu)件。

兩種方(fang)案都有其獨特的優勢，分(fen)別(bie)適合特定的應(ying)用。

觸摸功能

       來自基于“電荷轉移”的電容性(xing)觸(chu)(chu)摸(mo)捕獲方案的觸(chu)(chu)摸(mo)功能可以分(fen)為觸(chu)(chu)摸(mo)屏、觸(chu)(chu)摸(mo)按(an)鍵、滑塊(kuai)和滑輪。

       觸(chu)摸(mo)屏功能支持(chi)無(wu)限(xian)次數的(de)(de)觸(chu)摸(mo)，極(ji)大地改善了(le)(le)用(yong)戶(hu)體驗，并改變了(le)(le)用(yong)戶(hu)與電子產品(pin)的(de)(de)交互方式(shi)。內置的(de)(de)手(shou)勢以及能夠(gou)忽略無(wu)意識(shi)操作使得用(yong)戶(hu)界面既直觀又可靠(kao)。觸(chu)摸(mo)屏能夠(gou)識(shi)別手(shou)寫筆(bi)、指甲(jia)和手(shou)套(tao)的(de)(de)觸(chu)摸(mo)，為手(shou)持(chi)設備提供了(le)(le)簡便的(de)(de)文本(ben)輸入方式(shi)。

       觸(chu)摸(mo)(mo)按(an)鍵(jian)、滑塊(kuai)和(he)(he)滑輪(lun)(lun)一般(ban)適用(yong)(yong)于單個用(yong)(yong)戶(hu)觸(chu)摸(mo)(mo)，并采(cai)用(yong)(yong)算法來確定觸(chu)摸(mo)(mo)狀(zhuang)態(tai)和(he)(he)位置(zhi)，它(ta)與信號強(qiang)度無關，這一特性(xing)使得(de)觸(chu)摸(mo)(mo)檢測精確可(ke)靠。觸(chu)摸(mo)(mo)按(an)鍵(jian)、滑塊(kuai)和(he)(he)滑 輪(lun)(lun) 功(gong)(gong)能可(ke)以兩種方式集成在產品設計中(zhong)：固定功(gong)(gong)能器件方案；MCU觸(chu)摸(mo)(mo)軟件庫(Touch library)方案。

       開發人員按不同產品設(she)計(ji)的(de)具體要求來選擇(ze)所(suo)需(xu)的(de)觸(chu)摸功能和解決(jue)方(fang)案(an)。

       觸摸(mo)按鍵(jian)、滑塊和滑輪的典型(xing)使(shi)用環境(jing)見(jian)表1。

       典型的(de)(de)電容性觸摸傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)通(tong)過各個(ge)通(tong)道(dao)連接至MCU。圖3所示為(wei)使用(yong)一個(ge)通(tong)道(dao)的(de)(de)接近按(an)鍵傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)、使用(yong)一個(ge)通(tong)道(dao)的(de)(de)觸摸按(an)鍵傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)和使用(yong)一組三個(ge)通(tong)道(dao)的(de)(de)滑塊/滑輪傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)。MCU端(duan)口(kou)引腳(jiao)可用(yong)作觸摸傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)通(tong)道(dao)引腳(jiao)。

固定功能器件方案

       目前市(shi)場上提(ti)供的(de)解決(jue)方案之(zhi)一是(shi)(shi)固(gu)定功(gong)能(neng)(neng)觸(chu)(chu)摸(mo)器(qi)件，所(suo)謂“固(gu)定功(gong)能(neng)(neng)”是(shi)(shi)指一組只用于(yu)處(chu)理(li)觸(chu)(chu)摸(mo)傳感(gan)器(qi)的(de)器(qi)件。因此，固(gu)定功(gong)能(neng)(neng)器(qi)件就是(shi)(shi)一種專(zhuan)用的(de)觸(chu)(chu)摸(mo)微控制器(qi)解決(jue)方案。固(gu)定功(gong)能(neng)(neng)觸(chu)(chu)摸(mo)器(qi)件可提(ti)供單通道或多(duo)通道支持，其(qi)觸(chu)(chu)摸(mo)傳感(gan)器(qi)排列通常(chang)是(shi)(shi)按照用作(zuo)按鍵、滑塊、滑輪(lun)還是(shi)(shi)這些(xie)功(gong)能(neng)(neng)的(de)固(gu)定組合而(er)預先配置好(hao)的(de)。

       固定(ding)功(gong)能器件一(yi)般會利用串(chuan)行接(jie)口來向主微控制器更(geng)新觸(chu)(chu)(chu)摸(mo)(mo)狀(zhuang)態信息(xi)，該接(jie)口通常是一(yi)個I2C兼容接(jie)口。或(huo)是采用SPI、USART和位(wei)(wei)觸(chu)(chu)(chu)發(bit banging)等其它接(jie)口技術(shu)。固定(ding)功(gong)能器件的觸(chu)(chu)(chu)摸(mo)(mo)狀(zhuang)態報告往往包括(kuo)接(jie)近按(an)(an)鍵(jian)或(huo)觸(chu)(chu)(chu)摸(mo)(mo)按(an)(an)鍵(jian)的開關(ON/OFF)狀(zhuang)態，滑塊的線性觸(chu)(chu)(chu)摸(mo)(mo)定(ding)位(wei)(wei)值，以及滑輪的觸(chu)(chu)(chu)摸(mo)(mo)角度定(ding)位(wei)(wei)值。

       此外，固(gu)定(ding)功能(neng)(neng)觸(chu)摸器件(jian)還具有一項額外的(de)(de)(de)功能(neng)(neng)，即器件(jian)引(yin)腳上可輸(shu)出(chu)(chu)頻閃(shan)和脈沖(chong)來(lai)顯示某(mou)種結(jie)果，而(er)無需采用串行接口。這(zhe)意味著按(an)鍵的(de)(de)(de)開關狀態或滑塊、滑輪(lun)的(de)(de)(de)位置信息(xi)并(bing)非固(gu)定(ding)功能(neng)(neng)觸(chu)摸器件(jian)唯(wei)一的(de)(de)(de)輸(shu)出(chu)(chu)信息(xi)。而(er)對這(zhe)些數據(ju)進行二(er)級(ji)處(chu)理(li)而(er)獲(huo)得的(de)(de)(de)二(er)級(ji)數據(ju)輸(shu)出(chu)(chu)，可以(yi)滿足(zu)應(ying)用的(de)(de)(de)需求。例如，在(zai)電器的(de)(de)(de)功率控(kong)制中，觸(chu)摸按(an)鍵狀態信息(xi)可以(yi)轉換為一個經過編程(cheng)的(de)(de)(de)自動(dong)關斷延時(shi)，以(yi)觸(chu)發脈沖(chong)的(de)(de)(de)形式輸(shu)出(chu)(chu)到(dao)器件(jian)的(de)(de)(de)某(mou)個引(yin)腳上，最后(hou)關斷電器。

        固(gu)定(ding)功能器件(jian)的(de)(de)特性如下：是可(ke)用(yong)(yong)的(de)(de)電容性觸摸(mo)解決方(fang)案(an)；固(gu)定(ding)功能微(wei)(wei)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)器可(ke)帶有在(zai)出廠已編程(cheng)的(de)(de)固(gu)件(jian)；相比(bi)微(wei)(wei)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)器觸摸(mo)軟件(jian)庫(ku)方(fang)案(an)，把固(gu)定(ding)功能方(fang)案(an)集成到產(chan)品設計(ji)中(zhong)所需的(de)(de)工(gong)作量(liang)比(bi)較小；輸出接口和(he)傳感(gan)器排(pai)列(lie)方(fang)面的(de)(de)用(yong)(yong)戶可(ke)配置性有限；因為(wei)是由主微(wei)(wei)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)器完(wan)成主要的(de)(de)應用(yong)(yong)任(ren)務(wu)，而加(jia)入固(gu)定(ding)功能觸摸(mo)器件(jian)旨在(zai)增加(jia)電容性觸摸(mo)支持，所以這種(zhong)方(fang)案(an)需要在(zai)設計(ji)中(zhong)加(jia)入額(e)外的(de)(de)微(wei)(wei)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)器。