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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(de)解(jie)決方案都是(shi)這(zhe)些(xie)領域的(de)首選人機界(jie)面。穩健可靠的(de)電容性(xing)觸摸解(jie)決方案正在取代傳統的(de)電阻性(xing)滑塊、機械按鍵和旋(xuan)轉控制裝(zhuang)置。

基于電荷轉移的電容性觸摸捕獲技術

基于“電荷轉移(yi)”的電容性觸摸捕獲可采用(yong)下列兩(liang)種(zhong)方(fang)法來實(shi)現。

第一(yi)(yi)(yi)(yi)種方案是將(jiang)一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)電(dian)容未知的感測(ce)(ce)電(dian)極(ji)充電(dian)至已知電(dian)勢。該(gai)電(dian)極(ji)通常是PCB板(ban)上的一(yi)(yi)(yi)(yi)塊銅(tong)區域(yu)。最(zui)終電(dian)荷(he)會(hui)被轉移到一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)測(ce)(ce)量電(dian)路。在(zai)完成一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)或多(duo)個(ge)(ge)“充電(dian)與轉移”周期后對(dui)電(dian)荷(he)進行(xing)測(ce)(ce)量，可以確定(ding)感測(ce)(ce)板(ban)的電(dian)容。把手指放在(zai)觸(chu)摸表面(mian)會(hui)產生外部電(dian)容，因而(er)影響(xiang)接觸(chu)點的電(dian)荷(he)流。這(zhe)就(jiu)是一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)觸(chu)摸操作。

第二種(zhong)方案采用(yong)了一對感(gan)測電(dian)極(ji)：一個是發射電(dian)極(ji)，由邏輯脈(mo)沖電(dian)荷(he)以間歇(xie)模式來驅動；另(ling)一個是接(jie)收電(dian)極(ji)，經由覆蓋板電(dian)介質與發射極(ji)耦合。當手指(zhi)觸摸(mo)覆蓋板時，場耦合減小，觸摸(mo)因此被檢測到(dao)。這種(zhong)驅動、接(jie)收和處(chu)理邏輯被內置在微控制(zhi)器(MCU)中，故只(zhi)需(xu)極(ji)少的外部(bu)組(zu)件。

兩種(zhong)方案都有其獨(du)特的(de)優勢(shi)，分別適合特定的(de)應用。

觸摸功能

       來自基于“電(dian)荷(he)轉移”的電(dian)容性(xing)觸(chu)摸(mo)(mo)捕獲方案的觸(chu)摸(mo)(mo)功能可以分為觸(chu)摸(mo)(mo)屏(ping)、觸(chu)摸(mo)(mo)按鍵、滑塊和滑輪。

       觸(chu)摸屏功能(neng)支持(chi)無限次數的(de)(de)觸(chu)摸，極大地改(gai)善(shan)了(le)用(yong)戶(hu)(hu)體(ti)驗，并改(gai)變了(le)用(yong)戶(hu)(hu)與電子產品的(de)(de)交互方(fang)(fang)式。內置的(de)(de)手(shou)勢以及能(neng)夠(gou)忽略無意識(shi)操(cao)作(zuo)使得(de)用(yong)戶(hu)(hu)界面既直觀又可(ke)靠。觸(chu)摸屏能(neng)夠(gou)識(shi)別手(shou)寫筆、指(zhi)甲和手(shou)套的(de)(de)觸(chu)摸，為手(shou)持(chi)設備提供(gong)了(le)簡便的(de)(de)文本輸(shu)入(ru)方(fang)(fang)式。

       觸摸(mo)按鍵、滑(hua)塊(kuai)和(he)滑(hua)輪(lun)一般適用(yong)(yong)于單個用(yong)(yong)戶觸摸(mo)，并采用(yong)(yong)算法來確(que)定(ding)觸摸(mo)狀(zhuang)態和(he)位置，它與信(xin)號強度無關，這一特性使得觸摸(mo)檢(jian)測精確(que)可靠。觸摸(mo)按鍵、滑(hua)塊(kuai)和(he)滑(hua) 輪(lun) 功(gong)能(neng)可以兩種方式集成在產品(pin)設(she)計中：固定(ding)功(gong)能(neng)器件方案；MCU觸摸(mo)軟件庫(Touch library)方案。

       開發人(ren)員(yuan)按不同產品設計(ji)的(de)具(ju)體要求來選(xuan)擇所需的(de)觸(chu)摸功能和解決方案(an)。

       觸摸按鍵、滑(hua)塊和(he)滑(hua)輪的典型使用環境見表(biao)1。

       典型(xing)的電容性(xing)觸摸(mo)傳(chuan)感器通(tong)過各個通(tong)道連接至MCU。圖(tu)3所示為(wei)使用一(yi)(yi)個通(tong)道的接近按鍵(jian)(jian)傳(chuan)感器、使用一(yi)(yi)個通(tong)道的觸摸(mo)按鍵(jian)(jian)傳(chuan)感器和使用一(yi)(yi)組三個通(tong)道的滑塊/滑輪(lun)傳(chuan)感器。MCU端(duan)口引腳(jiao)可用作觸摸(mo)傳(chuan)感器通(tong)道引腳(jiao)。

固定功能器件方案

       目(mu)前市(shi)場上提供(gong)的(de)解(jie)決方案(an)之一(yi)是(shi)固(gu)定(ding)(ding)功(gong)(gong)能(neng)(neng)觸摸(mo)器(qi)(qi)(qi)件(jian)，所謂“固(gu)定(ding)(ding)功(gong)(gong)能(neng)(neng)”是(shi)指一(yi)組只用(yong)于(yu)處理(li)觸摸(mo)傳感(gan)器(qi)(qi)(qi)的(de)器(qi)(qi)(qi)件(jian)。因此，固(gu)定(ding)(ding)功(gong)(gong)能(neng)(neng)器(qi)(qi)(qi)件(jian)就是(shi)一(yi)種專用(yong)的(de)觸摸(mo)微(wei)控制器(qi)(qi)(qi)解(jie)決方案(an)。固(gu)定(ding)(ding)功(gong)(gong)能(neng)(neng)觸摸(mo)器(qi)(qi)(qi)件(jian)可提供(gong)單通(tong)道(dao)或(huo)多通(tong)道(dao)支持(chi)，其觸摸(mo)傳感(gan)器(qi)(qi)(qi)排列通(tong)常(chang)是(shi)按照用(yong)作按鍵、滑塊、滑輪還(huan)是(shi)這些(xie)功(gong)(gong)能(neng)(neng)的(de)固(gu)定(ding)(ding)組合(he)而預先配置(zhi)好的(de)。

       固定(ding)功能器(qi)件一(yi)般會利用(yong)串行接(jie)口來向主微(wei)控(kong)制器(qi)更新觸(chu)(chu)(chu)(chu)摸(mo)狀態信(xin)息(xi)，該接(jie)口通常是一(yi)個I2C兼(jian)容(rong)接(jie)口。或(huo)是采用(yong)SPI、USART和(he)位(wei)觸(chu)(chu)(chu)(chu)發(fa)(bit banging)等其它接(jie)口技術。固定(ding)功能器(qi)件的觸(chu)(chu)(chu)(chu)摸(mo)狀態報(bao)告往(wang)(wang)往(wang)(wang)包括接(jie)近按鍵或(huo)觸(chu)(chu)(chu)(chu)摸(mo)按鍵的開關(ON/OFF)狀態，滑塊的線性觸(chu)(chu)(chu)(chu)摸(mo)定(ding)位(wei)值(zhi)，以及滑輪的觸(chu)(chu)(chu)(chu)摸(mo)角度定(ding)位(wei)值(zhi)。

       此外(wai)，固(gu)定功能觸(chu)摸器(qi)(qi)件(jian)(jian)還具有一(yi)項額外(wai)的(de)功能，即器(qi)(qi)件(jian)(jian)引腳上可輸(shu)出(chu)(chu)頻閃和脈沖(chong)(chong)來(lai)顯示(shi)某(mou)種結(jie)果，而(er)無需采用串行(xing)接(jie)口。這意味著按鍵的(de)開關(guan)狀態或滑(hua)塊(kuai)、滑(hua)輪(lun)的(de)位置信(xin)息并非固(gu)定功能觸(chu)摸器(qi)(qi)件(jian)(jian)唯(wei)一(yi)的(de)輸(shu)出(chu)(chu)信(xin)息。而(er)對這些數(shu)據進行(xing)二級(ji)處理而(er)獲得的(de)二級(ji)數(shu)據輸(shu)出(chu)(chu)，可以滿足應用的(de)需求(qiu)。例如，在電器(qi)(qi)的(de)功率控制中，觸(chu)摸按鍵狀態信(xin)息可以轉換(huan)為一(yi)個(ge)經過(guo)編程的(de)自動關(guan)斷延(yan)時，以觸(chu)發脈沖(chong)(chong)的(de)形式(shi)輸(shu)出(chu)(chu)到(dao)器(qi)(qi)件(jian)(jian)的(de)某(mou)個(ge)引腳上，最后關(guan)斷電器(qi)(qi)。

        固(gu)定功能(neng)(neng)(neng)器(qi)(qi)(qi)件的(de)(de)特性(xing)(xing)(xing)如下(xia)：是可用(yong)的(de)(de)電容(rong)性(xing)(xing)(xing)觸(chu)摸(mo)解決方(fang)(fang)(fang)案(an)；固(gu)定功能(neng)(neng)(neng)微(wei)控(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)(qi)(qi)可帶(dai)有在出廠已編程的(de)(de)固(gu)件；相(xiang)比微(wei)控(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)(qi)(qi)觸(chu)摸(mo)軟件庫方(fang)(fang)(fang)案(an)，把固(gu)定功能(neng)(neng)(neng)方(fang)(fang)(fang)案(an)集成(cheng)到產品設計中(zhong)所需的(de)(de)工作量比較小；輸出接口和傳感器(qi)(qi)(qi)排(pai)列方(fang)(fang)(fang)面的(de)(de)用(yong)戶可配置(zhi)性(xing)(xing)(xing)有限；因為是由主(zhu)微(wei)控(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)(qi)(qi)完成(cheng)主(zhu)要的(de)(de)應(ying)用(yong)任(ren)務，而加(jia)入固(gu)定功能(neng)(neng)(neng)觸(chu)摸(mo)器(qi)(qi)(qi)件旨在增(zeng)加(jia)電容(rong)性(xing)(xing)(xing)觸(chu)摸(mo)支(zhi)持，所以這種方(fang)(fang)(fang)案(an)需要在設計中(zhong)加(jia)入額外的(de)(de)微(wei)控(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)(qi)(qi)。