[发明专利]电容式触摸按键系统及其微控制单元

说明书

技术领域

本发明涉及触摸按键制造领域，特别是涉及一种基于微控制单元的电容式触摸按键系统及其微控制单元。

背景技术

触摸控制根据其原理不同，可以分为电波式、电阻式、光学式、电容式、电感式和电磁式等多种控制方式。每种控制方式有其各自的优缺点和适用场合。其中电容式触摸按键由于其电路相对简单，只需要一个微处理器和一些外围电路就可实现对按键的触摸检测和控制，因而适用于许多家用电器。

电容式触摸按键的基本原理就是一个不断充电和放电的张弛振荡器。如果不触摸开关，张弛振荡器有一个固定的充放电周期，频率是可以测量的。如果用手指接触开关，就会增加触摸按键等效电容，充放电周期就会变长，频率就会相应减少。所以，通过测量充放电周期或频率的变化，就可以侦测触摸动作。

现有的电容式触摸按键系统，为了实现充放电电路，需利用若干个电阻和至少一个充放电电容来实现外围电路，例如，申请号为200810006684.0的中国专利申请便揭露了一种由电阻及充放电电容构成的外围电路。这种外围电路由于采用了较多的元器件，往往会带来温漂大，成本高，调节复杂等问题。

另外，触摸按键的性能优劣的关键评判标准是抗干扰能力和灵敏度。现有的触摸按键系统是对按键等效电容的绝对值进行数据值的转换(例如，电容数字转换，CDC)及处理，并以此作为判键的基准。而实验表明，印刷电路板(PCB)本身的杂散电容和布局会直接影响到等效电容的取值大小，继而影响到判键的灵敏度。因此，采用基于触摸按键等效电容绝对值的判键方法的代价是对PCB板更高的要求和在软件处理上更加复杂的调整算法(例如，基于杂散电容偏置值的调整算法)。

可见，现有的电容式触摸按键系统，外围电路除按键以外，还需要若干电阻和充放电电容，这种外围电路较为复杂，且带来了温漂大，成本高，调节复杂等问题。另外，现有的电容式触摸按键系统采用基于触摸按键等效电容绝对值的判键方法，其对PCB板的要求较高，且在软件处理上需要更加复杂的调整算法，因而对软件资源的要求也较高，故而系统在功能实现上难度大且成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电容式触摸按键系统，以解决现有电容式触摸按键系统由于外围电路复杂而导致的温漂大，成本高，调节复杂等问题。

为解决以上技术问题，本发明提供一种电容式触摸按键微控制单元，其包括：比较器，其正向输入端耦接一参考信号；开关电路，包括第一逻辑控制开关、第二逻辑控制开关与第三逻辑控制开关，其中第一逻辑控制开关和第二逻辑控制开关以相同频率交替呈现闭合和断开状态，第三逻辑控制开关受控于比较器的输出信号；充电时间数据处理模块，信号连接所述比较器的输出端；所述比较器的负向输入端耦接一充放电电容端；所述比较器的负向输入端通过第一逻辑控制开关与第二逻辑控制开关耦接一电源供应端；所述比较器的负向输入端通过第三逻辑控制开关耦接一接地端；所述比较器的负向输入端通过第二逻辑控制开关耦接多个触摸按键端。

进一步的，所述的电容式触摸按键微控制单元还包括：时钟延时模块，连接于所述比较器输出端与充电时间数据处理模块之间，且比较器的输出信号通过该时钟延时模块后控制所述第三逻辑控制开关。

进一步的，所述参考信号为多档位可调信号。

进一步的，所述第一逻辑控制开关和第二逻辑控制开关受控于同一个时钟信号。

本发明另提供一种电容式触摸按键系统，包括微控制单元和外围电路，所述外围电路包括多个触摸按键和一充放电电容；所述微控制单元包括：比较器，其正向输入端耦接一参考信号；开关电路，包括第一逻辑控制开关、第二逻辑控制开关与第三逻辑控制开关，其中第一逻辑控制开关和第二逻辑控制开关以相同频率交替呈现闭合和断开状态，第三逻辑控制开关受控于比较器的输出信号；充电时间数据处理模块，信号连接所述比较器的输出端；所述比较器的负向输入端通过第一逻辑控制开关与第二逻辑控制开关耦接一电源供应端；所述比较器的负向输入端通过第三逻辑控制开关耦接一接地端；所述比较器的负向输入端通过第二逻辑控制开关耦接所述多个触摸按键及所述充放电电容。

进一步的，所述微控制单元还包括：时钟延时模块，连接于所述比较器输出端与充电时间数据处理模块之间，且比较器的输出信号通过该时钟延时模块后控制所述第三逻辑控制开关。

进一步的，所述参考信号为多档位可调信号。

进一步的，所述第一逻辑控制开关和第二逻辑控制开关受控于同一个时钟信号。

进一步的，所述充放电电容为可调电容。

进一步的，所述充放电电容的可调范围为2.2nF至44nF。