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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(shu)的(de)解決(jue)方案都是這些領域的(de)首選人機(ji)(ji)界面。穩健可靠的(de)電容性觸(chu)摸解決(jue)方案正在取代(dai)傳統的(de)電阻性滑(hua)塊(kuai)、機(ji)(ji)械按(an)鍵(jian)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(ji)于(yu)“電(dian)(dian)荷(he)轉移”的電(dian)(dian)容性觸摸捕獲(huo)可采用下列兩種方法來實(shi)現。

第(di)一(yi)種方案是將一(yi)個電(dian)(dian)(dian)容未知的(de)(de)感測電(dian)(dian)(dian)極(ji)充電(dian)(dian)(dian)至已知電(dian)(dian)(dian)勢。該電(dian)(dian)(dian)極(ji)通常是PCB板上(shang)的(de)(de)一(yi)塊銅區域(yu)。最終電(dian)(dian)(dian)荷會被轉(zhuan)移到(dao)一(yi)個測量電(dian)(dian)(dian)路。在完(wan)成一(yi)個或多(duo)個“充電(dian)(dian)(dian)與轉(zhuan)移”周期后(hou)對電(dian)(dian)(dian)荷進行測量，可以(yi)確定感測板的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)容。把手指放(fang)在觸(chu)摸(mo)表面會產生外部電(dian)(dian)(dian)容，因(yin)而影(ying)響(xiang)接觸(chu)點的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)荷流。這(zhe)就是一(yi)個觸(chu)摸(mo)操作。

第二(er)種方案采用了一對感測電極：一個是發(fa)射電極，由邏輯脈沖(chong)電荷(he)以間(jian)歇模式來(lai)驅(qu)動；另一個是接(jie)收電極，經由覆(fu)蓋板電介質與發(fa)射極耦合。當手(shou)指觸摸(mo)覆(fu)蓋板時，場耦合減小，觸摸(mo)因此被檢測到(dao)。這種驅(qu)動、接(jie)收和(he)處理邏輯被內置在微控制器(MCU)中，故(gu)只需(xu)極少的外部組件。

兩種(zhong)方(fang)案(an)都有(you)其(qi)獨特(te)的優勢，分別(bie)適(shi)合(he)特(te)定的應(ying)用(yong)。

觸摸功能

       來自基(ji)于(yu)“電荷轉移(yi)”的電容性(xing)觸(chu)摸(mo)捕獲方案的觸(chu)摸(mo)功能可以分(fen)為觸(chu)摸(mo)屏、觸(chu)摸(mo)按鍵、滑(hua)塊和(he)滑(hua)輪。

       觸摸(mo)(mo)屏(ping)功能支持(chi)無限次數的(de)觸摸(mo)(mo)，極大地(di)改(gai)善了用(yong)(yong)戶體驗，并(bing)改(gai)變了用(yong)(yong)戶與(yu)電子產品的(de)交(jiao)互(hu)方式。內置的(de)手勢以及能夠忽(hu)略無意識(shi)操作使得用(yong)(yong)戶界面既直觀又可靠。觸摸(mo)(mo)屏(ping)能夠識(shi)別(bie)手寫筆(bi)、指甲和手套(tao)的(de)觸摸(mo)(mo)，為手持(chi)設備提供(gong)了簡便的(de)文本輸入方式。

       觸(chu)(chu)摸按鍵(jian)、滑(hua)塊(kuai)(kuai)和滑(hua)輪(lun)一般適用于單個用戶觸(chu)(chu)摸，并采用算法來確(que)(que)定觸(chu)(chu)摸狀態(tai)和位(wei)置，它與信(xin)號(hao)強(qiang)度無關，這一特性使得觸(chu)(chu)摸檢(jian)測精確(que)(que)可(ke)靠。觸(chu)(chu)摸按鍵(jian)、滑(hua)塊(kuai)(kuai)和滑(hua) 輪(lun) 功能(neng)可(ke)以兩種方(fang)(fang)式集成(cheng)在產(chan)品(pin)設計中：固定功能(neng)器件方(fang)(fang)案；MCU觸(chu)(chu)摸軟件庫(ku)(Touch library)方(fang)(fang)案。

       開發人(ren)員按不同(tong)產品設計的(de)具(ju)體要求來(lai)選擇(ze)所需的(de)觸摸功能(neng)和(he)解決方案。

       觸摸按鍵、滑(hua)塊(kuai)和滑(hua)輪(lun)的典(dian)型使用(yong)環境見表1。

       典(dian)型的電(dian)容性(xing)觸(chu)摸(mo)傳感(gan)(gan)器(qi)通(tong)過各個(ge)通(tong)道(dao)連接至MCU。圖(tu)3所示為使(shi)用(yong)一個(ge)通(tong)道(dao)的接近按(an)鍵傳感(gan)(gan)器(qi)、使(shi)用(yong)一個(ge)通(tong)道(dao)的觸(chu)摸(mo)按(an)鍵傳感(gan)(gan)器(qi)和使(shi)用(yong)一組三個(ge)通(tong)道(dao)的滑(hua)塊/滑(hua)輪傳感(gan)(gan)器(qi)。MCU端口引(yin)腳(jiao)可(ke)用(yong)作觸(chu)摸(mo)傳感(gan)(gan)器(qi)通(tong)道(dao)引(yin)腳(jiao)。

固定功能器件方案

       目前市場上提供的(de)解決方案(an)之一是(shi)固(gu)(gu)定(ding)功(gong)(gong)能(neng)(neng)觸摸(mo)器件(jian)，所謂“固(gu)(gu)定(ding)功(gong)(gong)能(neng)(neng)”是(shi)指一組(zu)只用(yong)于處理觸摸(mo)傳感(gan)器的(de)器件(jian)。因此，固(gu)(gu)定(ding)功(gong)(gong)能(neng)(neng)器件(jian)就是(shi)一種(zhong)專用(yong)的(de)觸摸(mo)微控制(zhi)器解決方案(an)。固(gu)(gu)定(ding)功(gong)(gong)能(neng)(neng)觸摸(mo)器件(jian)可提供單(dan)通道或多(duo)通道支持，其觸摸(mo)傳感(gan)器排列(lie)通常是(shi)按照用(yong)作按鍵、滑塊、滑輪還(huan)是(shi)這(zhe)些(xie)功(gong)(gong)能(neng)(neng)的(de)固(gu)(gu)定(ding)組(zu)合而預(yu)先配置好(hao)的(de)。

       固定功能器(qi)件一(yi)(yi)般會利用串行接口來向主(zhu)微(wei)控(kong)制(zhi)器(qi)更新(xin)觸摸(mo)狀態信(xin)息，該接口通(tong)常是(shi)一(yi)(yi)個I2C兼容接口。或(huo)是(shi)采(cai)用SPI、USART和位觸發(fa)(bit banging)等(deng)其它接口技術(shu)。固定功能器(qi)件的(de)觸摸(mo)狀態報告往往包括接近按鍵或(huo)觸摸(mo)按鍵的(de)開關(ON/OFF)狀態，滑(hua)塊的(de)線性觸摸(mo)定位值(zhi)，以(yi)及滑(hua)輪的(de)觸摸(mo)角度定位值(zhi)。

       此(ci)外，固(gu)定功能(neng)(neng)觸摸(mo)器(qi)件(jian)(jian)還具有(you)一(yi)項額外的(de)(de)(de)功能(neng)(neng)，即器(qi)件(jian)(jian)引腳上可輸(shu)(shu)出頻閃和脈沖來顯示某種結果，而無需(xu)采用串行接(jie)口。這意味(wei)著按鍵的(de)(de)(de)開關狀態或滑塊、滑輪的(de)(de)(de)位置信息并非(fei)固(gu)定功能(neng)(neng)觸摸(mo)器(qi)件(jian)(jian)唯一(yi)的(de)(de)(de)輸(shu)(shu)出信息。而對這些數據進(jin)行二(er)級(ji)處理而獲(huo)得(de)的(de)(de)(de)二(er)級(ji)數據輸(shu)(shu)出，可以滿足應用的(de)(de)(de)需(xu)求(qiu)。例如，在電(dian)器(qi)的(de)(de)(de)功率控制(zhi)中，觸摸(mo)按鍵狀態信息可以轉換為一(yi)個經過編(bian)程的(de)(de)(de)自動關斷(duan)延時(shi)，以觸發脈沖的(de)(de)(de)形式輸(shu)(shu)出到器(qi)件(jian)(jian)的(de)(de)(de)某個引腳上，最后關斷(duan)電(dian)器(qi)。

        固(gu)(gu)定功能(neng)器(qi)(qi)件(jian)的特性如下：是可用的電(dian)容(rong)性觸(chu)摸(mo)解決(jue)方(fang)案(an)；固(gu)(gu)定功能(neng)微(wei)(wei)控(kong)制(zhi)器(qi)(qi)可帶有在出廠已編程(cheng)的固(gu)(gu)件(jian)；相比微(wei)(wei)控(kong)制(zhi)器(qi)(qi)觸(chu)摸(mo)軟件(jian)庫方(fang)案(an)，把固(gu)(gu)定功能(neng)方(fang)案(an)集(ji)成到產(chan)品設(she)計(ji)中(zhong)所需的工作量比較小；輸出接(jie)口(kou)和傳感器(qi)(qi)排列方(fang)面的用戶可配置性有限；因為是由主微(wei)(wei)控(kong)制(zhi)器(qi)(qi)完(wan)成主要(yao)(yao)的應(ying)用任務(wu)，而加(jia)入固(gu)(gu)定功能(neng)觸(chu)摸(mo)器(qi)(qi)件(jian)旨在增(zeng)加(jia)電(dian)容(rong)性觸(chu)摸(mo)支(zhi)持，所以這種方(fang)案(an)需要(yao)(yao)在設(she)計(ji)中(zhong)加(jia)入額外的微(wei)(wei)控(kong)制(zhi)器(qi)(qi)。