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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方案(an)都是這(zhe)些(xie)領域的首選人機界面。穩健可靠的電容性觸摸解決方案(an)正在取代傳統的電阻性滑塊、機械按鍵和旋轉控制裝置。

基于電荷轉移的電容性觸摸捕獲技術

基(ji)于“電(dian)荷轉移”的電(dian)容(rong)性觸摸捕獲(huo)可采用下列兩種(zhong)方法來實現。

第一(yi)(yi)種(zhong)方案是(shi)(shi)將一(yi)(yi)個電(dian)容未知的(de)(de)感(gan)測(ce)電(dian)極充(chong)電(dian)至已知電(dian)勢。該(gai)電(dian)極通常是(shi)(shi)PCB板(ban)上的(de)(de)一(yi)(yi)塊(kuai)銅區域。最終電(dian)荷(he)會(hui)被轉(zhuan)移到一(yi)(yi)個測(ce)量電(dian)路。在(zai)完(wan)成(cheng)一(yi)(yi)個或多個“充(chong)電(dian)與(yu)轉(zhuan)移”周期后對電(dian)荷(he)進行測(ce)量，可以確定感(gan)測(ce)板(ban)的(de)(de)電(dian)容。把手指放在(zai)觸摸(mo)表面會(hui)產生外部電(dian)容，因而(er)影響接觸點的(de)(de)電(dian)荷(he)流。這就(jiu)是(shi)(shi)一(yi)(yi)個觸摸(mo)操(cao)作(zuo)。

第(di)二(er)種(zhong)方(fang)案采用了(le)一(yi)(yi)對感測電(dian)極(ji)：一(yi)(yi)個是發(fa)射電(dian)極(ji)，由邏(luo)輯脈沖(chong)電(dian)荷以(yi)間歇模(mo)式來驅動(dong)；另一(yi)(yi)個是接(jie)收電(dian)極(ji)，經由覆蓋板電(dian)介質與發(fa)射極(ji)耦合。當手指觸摸覆蓋板時，場(chang)耦合減小，觸摸因此(ci)被檢測到。這種(zhong)驅動(dong)、接(jie)收和處理邏(luo)輯被內置在微(wei)控制器(MCU)中，故(gu)只需極(ji)少的外部組(zu)件。

兩(liang)種方案都有其獨特(te)的優勢，分別適合特(te)定的應用。

觸摸功能

       來自基于“電荷轉移”的(de)電容性觸(chu)摸(mo)捕獲方案的(de)觸(chu)摸(mo)功能可以分(fen)為觸(chu)摸(mo)屏、觸(chu)摸(mo)按鍵(jian)、滑塊和滑輪(lun)。

       觸摸屏功能(neng)(neng)支(zhi)持無限次數的觸摸，極大地改善了(le)用(yong)戶體(ti)驗，并改變了(le)用(yong)戶與電子產品的交互(hu)方式(shi)。內置的手(shou)(shou)勢以及能(neng)(neng)夠(gou)忽略無意識操作使得用(yong)戶界(jie)面既直觀又可靠。觸摸屏能(neng)(neng)夠(gou)識別手(shou)(shou)寫筆(bi)、指甲和手(shou)(shou)套的觸摸，為手(shou)(shou)持設備提(ti)供了(le)簡便的文本輸(shu)入方式(shi)。

       觸(chu)摸按(an)鍵、滑塊和滑輪一般適用于(yu)單個用戶觸(chu)摸，并采用算法來確定觸(chu)摸狀態和位置，它與信(xin)號強度無關，這一特(te)性使得觸(chu)摸檢測精確可靠。觸(chu)摸按(an)鍵、滑塊和滑 輪 功能可以兩種方(fang)式集成(cheng)在產(chan)品(pin)設(she)計中：固定功能器件方(fang)案；MCU觸(chu)摸軟件庫(Touch library)方(fang)案。

       開發人員按(an)不同(tong)產品設計的(de)具(ju)體要求來選擇所需的(de)觸摸功能和(he)解決(jue)方案(an)。

       觸摸按鍵、滑塊和滑輪的典型使用環境見表1。

       典(dian)型的電容性觸摸傳感(gan)器(qi)(qi)(qi)通(tong)過各個通(tong)道(dao)連接至MCU。圖3所示(shi)為(wei)使(shi)用(yong)一個通(tong)道(dao)的接近按(an)鍵(jian)傳感(gan)器(qi)(qi)(qi)、使(shi)用(yong)一個通(tong)道(dao)的觸摸按(an)鍵(jian)傳感(gan)器(qi)(qi)(qi)和使(shi)用(yong)一組(zu)三(san)個通(tong)道(dao)的滑塊/滑輪傳感(gan)器(qi)(qi)(qi)。MCU端口(kou)引腳可(ke)用(yong)作觸摸傳感(gan)器(qi)(qi)(qi)通(tong)道(dao)引腳。

固定功能器件方案

       目前(qian)市場上提(ti)供(gong)的(de)解決方案之一是(shi)固定(ding)(ding)功能觸摸(mo)(mo)器(qi)(qi)件，所謂(wei)“固定(ding)(ding)功能”是(shi)指一組(zu)只(zhi)用(yong)(yong)于處(chu)理觸摸(mo)(mo)傳感器(qi)(qi)的(de)器(qi)(qi)件。因此(ci)，固定(ding)(ding)功能器(qi)(qi)件就是(shi)一種專用(yong)(yong)的(de)觸摸(mo)(mo)微控(kong)制(zhi)器(qi)(qi)解決方案。固定(ding)(ding)功能觸摸(mo)(mo)器(qi)(qi)件可提(ti)供(gong)單通道或多通道支持(chi)，其觸摸(mo)(mo)傳感器(qi)(qi)排列通常是(shi)按照用(yong)(yong)作(zuo)按鍵、滑塊、滑輪(lun)還是(shi)這些功能的(de)固定(ding)(ding)組(zu)合(he)而預先配置好的(de)。

       固定(ding)功(gong)能(neng)器件一般會利用(yong)串行接(jie)(jie)(jie)口(kou)(kou)來(lai)向主微控(kong)制(zhi)器更新觸摸狀(zhuang)態(tai)信息，該接(jie)(jie)(jie)口(kou)(kou)通常是一個I2C兼容接(jie)(jie)(jie)口(kou)(kou)。或是采用(yong)SPI、USART和位(wei)(wei)觸發(bit banging)等其它(ta)接(jie)(jie)(jie)口(kou)(kou)技術。固定(ding)功(gong)能(neng)器件的觸摸狀(zhuang)態(tai)報告往(wang)往(wang)包括(kuo)接(jie)(jie)(jie)近(jin)按鍵(jian)或觸摸按鍵(jian)的開(kai)關(ON/OFF)狀(zhuang)態(tai)，滑塊的線性觸摸定(ding)位(wei)(wei)值，以及滑輪的觸摸角度定(ding)位(wei)(wei)值。

       此外，固(gu)定功(gong)(gong)能(neng)觸(chu)摸器(qi)(qi)件(jian)還具有一(yi)項額外的(de)(de)(de)功(gong)(gong)能(neng)，即器(qi)(qi)件(jian)引腳上可(ke)(ke)輸(shu)出(chu)頻(pin)閃和(he)脈沖來顯示某(mou)種結果，而無(wu)需(xu)采用串行(xing)接(jie)口。這(zhe)意味著按(an)鍵的(de)(de)(de)開關(guan)狀(zhuang)態或滑(hua)塊、滑(hua)輪的(de)(de)(de)位置信(xin)息并非固(gu)定功(gong)(gong)能(neng)觸(chu)摸器(qi)(qi)件(jian)唯(wei)一(yi)的(de)(de)(de)輸(shu)出(chu)信(xin)息。而對這(zhe)些數據(ju)進行(xing)二級處理而獲得的(de)(de)(de)二級數據(ju)輸(shu)出(chu)，可(ke)(ke)以(yi)滿足應(ying)用的(de)(de)(de)需(xu)求。例如，在(zai)電器(qi)(qi)的(de)(de)(de)功(gong)(gong)率控制中，觸(chu)摸按(an)鍵狀(zhuang)態信(xin)息可(ke)(ke)以(yi)轉換為一(yi)個經過編程(cheng)的(de)(de)(de)自動關(guan)斷(duan)延時，以(yi)觸(chu)發脈沖的(de)(de)(de)形式輸(shu)出(chu)到器(qi)(qi)件(jian)的(de)(de)(de)某(mou)個引腳上，最后關(guan)斷(duan)電器(qi)(qi)。

        固定(ding)功能器(qi)(qi)件(jian)(jian)的特性(xing)如下：是可用的電容性(xing)觸(chu)摸解決方案(an)(an)；固定(ding)功能微(wei)控(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)(qi)可帶有在(zai)出廠(chang)已編程的固件(jian)(jian)；相比微(wei)控(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)(qi)觸(chu)摸軟(ruan)件(jian)(jian)庫方案(an)(an)，把固定(ding)功能方案(an)(an)集(ji)成到產品設計中(zhong)所需的工作(zuo)量比較小；輸出接(jie)口和傳感(gan)器(qi)(qi)排(pai)列方面的用戶可配置(zhi)性(xing)有限；因為是由主微(wei)控(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)(qi)完成主要的應用任務，而加(jia)入固定(ding)功能觸(chu)摸器(qi)(qi)件(jian)(jian)旨在(zai)增(zeng)加(jia)電容性(xing)觸(chu)摸支持，所以這種(zhong)方案(an)(an)需要在(zai)設計中(zhong)加(jia)入額外的微(wei)控(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)(qi)。