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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)解決方(fang)案(an)都(dou)是(shi)這些領域(yu)的(de)首選(xuan)人(ren)機(ji)界面。穩(wen)健可靠的(de)電容性觸摸(mo)解決方(fang)案(an)正在取代(dai)傳(chuan)統的(de)電阻性滑塊、機(ji)械按(an)鍵和旋轉(zhuan)控制裝置。

基于電荷轉移的電容性觸摸捕獲技術

基(ji)于“電荷轉移”的(de)電容性觸(chu)摸捕(bu)獲可(ke)采(cai)用(yong)下(xia)列兩種方法來實現(xian)。

第一(yi)(yi)種方案(an)是將一(yi)(yi)個(ge)(ge)電(dian)(dian)容未(wei)知的(de)感測電(dian)(dian)極充電(dian)(dian)至(zhi)已知電(dian)(dian)勢。該電(dian)(dian)極通常是PCB板(ban)(ban)上的(de)一(yi)(yi)塊銅區域。最終電(dian)(dian)荷會被轉移到一(yi)(yi)個(ge)(ge)測量電(dian)(dian)路。在(zai)完成(cheng)一(yi)(yi)個(ge)(ge)或多個(ge)(ge)“充電(dian)(dian)與(yu)轉移”周(zhou)期后對(dui)電(dian)(dian)荷進行(xing)測量，可(ke)以確(que)定感測板(ban)(ban)的(de)電(dian)(dian)容。把手指放在(zai)觸摸(mo)(mo)表(biao)面(mian)會產(chan)生外部(bu)電(dian)(dian)容，因而影響(xiang)接觸點的(de)電(dian)(dian)荷流。這就是一(yi)(yi)個(ge)(ge)觸摸(mo)(mo)操(cao)作。

第二種方案采(cai)用(yong)了(le)一對感(gan)測電極：一個是(shi)發射電極，由(you)邏輯脈沖電荷以間歇模式(shi)來驅動(dong)；另(ling)一個是(shi)接(jie)收電極，經由(you)覆蓋(gai)板(ban)電介質與發射極耦(ou)合。當手(shou)指觸摸(mo)覆蓋(gai)板(ban)時，場耦(ou)合減小，觸摸(mo)因此(ci)被檢測到。這(zhe)種驅動(dong)、接(jie)收和處理邏輯被內置在微(wei)控制器(qi)(MCU)中，故只需極少的外部組件。

兩種方案都有其獨(du)特(te)的優勢，分別適合特(te)定(ding)的應用。

觸摸功能

       來自基于“電荷轉移”的電容性觸摸(mo)(mo)(mo)捕獲方案的觸摸(mo)(mo)(mo)功(gong)能可以(yi)分為(wei)觸摸(mo)(mo)(mo)屏、觸摸(mo)(mo)(mo)按鍵、滑(hua)塊和滑(hua)輪。

       觸摸屏(ping)功能(neng)支持無限次數的觸摸，極大地改善了用(yong)戶體驗，并改變了用(yong)戶與電(dian)子產品(pin)的交互方式。內置(zhi)的手(shou)勢以及能(neng)夠忽略無意識操(cao)作(zuo)使得用(yong)戶界(jie)面既直觀又(you)可(ke)靠。觸摸屏(ping)能(neng)夠識別(bie)手(shou)寫筆、指(zhi)甲(jia)和手(shou)套的觸摸，為手(shou)持設(she)備提(ti)供了簡便的文(wen)本輸入方式。

       觸(chu)(chu)摸按(an)鍵(jian)、滑(hua)(hua)塊和(he)滑(hua)(hua)輪(lun)一般適用(yong)于單(dan)個用(yong)戶觸(chu)(chu)摸，并采用(yong)算法來確(que)定(ding)觸(chu)(chu)摸狀態和(he)位(wei)置，它與信號強(qiang)度無關(guan)，這一特性使得(de)觸(chu)(chu)摸檢(jian)測(ce)精確(que)可靠。觸(chu)(chu)摸按(an)鍵(jian)、滑(hua)(hua)塊和(he)滑(hua)(hua) 輪(lun) 功能(neng)可以兩種方(fang)(fang)式集成在產品設計中：固定(ding)功能(neng)器件方(fang)(fang)案(an)；MCU觸(chu)(chu)摸軟件庫(Touch library)方(fang)(fang)案(an)。

       開發(fa)人員(yuan)按不同產品設(she)計的(de)具體要求來選擇所需的(de)觸摸功能(neng)和解決方案(an)。

       觸摸(mo)按鍵、滑(hua)塊和滑(hua)輪(lun)的典型使用環境(jing)見表(biao)1。

       典型的(de)(de)電容性觸摸(mo)傳(chuan)感(gan)器(qi)通過各個(ge)通道(dao)連接(jie)至(zhi)MCU。圖3所(suo)示(shi)為使用一個(ge)通道(dao)的(de)(de)接(jie)近(jin)按鍵傳(chuan)感(gan)器(qi)、使用一個(ge)通道(dao)的(de)(de)觸摸(mo)按鍵傳(chuan)感(gan)器(qi)和使用一組三(san)個(ge)通道(dao)的(de)(de)滑(hua)塊/滑(hua)輪傳(chuan)感(gan)器(qi)。MCU端口引(yin)腳可(ke)用作(zuo)觸摸(mo)傳(chuan)感(gan)器(qi)通道(dao)引(yin)腳。

固定功能器件方案

       目前市場上提(ti)供的(de)解(jie)決方案之(zhi)一是固定(ding)(ding)功(gong)能(neng)(neng)(neng)觸摸器(qi)件，所謂(wei)“固定(ding)(ding)功(gong)能(neng)(neng)(neng)”是指一組只(zhi)用(yong)于處(chu)理觸摸傳感器(qi)的(de)器(qi)件。因此，固定(ding)(ding)功(gong)能(neng)(neng)(neng)器(qi)件就是一種專用(yong)的(de)觸摸微控制器(qi)解(jie)決方案。固定(ding)(ding)功(gong)能(neng)(neng)(neng)觸摸器(qi)件可提(ti)供單(dan)通道或多通道支(zhi)持，其觸摸傳感器(qi)排列通常(chang)是按(an)(an)照用(yong)作(zuo)按(an)(an)鍵、滑(hua)塊(kuai)、滑(hua)輪還是這些(xie)功(gong)能(neng)(neng)(neng)的(de)固定(ding)(ding)組合而預先配置好(hao)的(de)。

       固定(ding)功(gong)能(neng)器件(jian)一般會利用(yong)串行接口來(lai)向(xiang)主微控(kong)制器更新(xin)觸摸(mo)狀態信息，該接口通(tong)常是一個I2C兼容接口。或是采用(yong)SPI、USART和(he)位(wei)觸發(bit banging)等其它(ta)接口技術(shu)。固定(ding)功(gong)能(neng)器件(jian)的觸摸(mo)狀態報告往往包括接近按鍵或觸摸(mo)按鍵的開關(guan)(ON/OFF)狀態，滑塊的線(xian)性觸摸(mo)定(ding)位(wei)值，以及滑輪的觸摸(mo)角度定(ding)位(wei)值。

       此外，固定功能觸摸器(qi)件還具有一項額外的(de)(de)(de)功能，即器(qi)件引腳上可輸(shu)出(chu)頻閃和(he)脈沖來顯示(shi)某(mou)種結(jie)果，而(er)無需采用串行接口。這意味著按鍵的(de)(de)(de)開關(guan)(guan)狀態(tai)或滑塊、滑輪的(de)(de)(de)位置(zhi)信息并(bing)非(fei)固定功能觸摸器(qi)件唯一的(de)(de)(de)輸(shu)出(chu)信息。而(er)對這些數據進行二(er)級(ji)處理(li)而(er)獲得的(de)(de)(de)二(er)級(ji)數據輸(shu)出(chu)，可以(yi)滿足應(ying)用的(de)(de)(de)需求。例如，在電(dian)器(qi)的(de)(de)(de)功率控制中，觸摸按鍵狀態(tai)信息可以(yi)轉換為一個經(jing)過編程(cheng)的(de)(de)(de)自動關(guan)(guan)斷延時，以(yi)觸發(fa)脈沖的(de)(de)(de)形式輸(shu)出(chu)到器(qi)件的(de)(de)(de)某(mou)個引腳上，最后關(guan)(guan)斷電(dian)器(qi)。

        固定(ding)功(gong)能(neng)(neng)器(qi)(qi)(qi)件(jian)(jian)的特性如下：是可用(yong)的電容(rong)(rong)性觸摸解決(jue)方(fang)案(an)(an)；固定(ding)功(gong)能(neng)(neng)微控(kong)制(zhi)器(qi)(qi)(qi)可帶有(you)在出(chu)廠已(yi)編程(cheng)的固件(jian)(jian)；相比微控(kong)制(zhi)器(qi)(qi)(qi)觸摸軟件(jian)(jian)庫方(fang)案(an)(an)，把固定(ding)功(gong)能(neng)(neng)方(fang)案(an)(an)集成(cheng)到產品設計(ji)中所需的工作量比較(jiao)小；輸出(chu)接口和傳感器(qi)(qi)(qi)排(pai)列方(fang)面的用(yong)戶可配置性有(you)限；因(yin)為是由主微控(kong)制(zhi)器(qi)(qi)(qi)完成(cheng)主要的應用(yong)任務，而加入固定(ding)功(gong)能(neng)(neng)觸摸器(qi)(qi)(qi)件(jian)(jian)旨(zhi)在增(zeng)加電容(rong)(rong)性觸摸支持，所以這種方(fang)案(an)(an)需要在設計(ji)中加入額外的微控(kong)制(zhi)器(qi)(qi)(qi)。