具有随机脉冲间距的触摸传感器和控制的制作方法

专利名称：具有随机脉冲间距的触摸传感器和控制的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及触摸感测控制接口 ，并且，更具体地，涉及这样的触摸 感测控制接口，其包括对可能负面影响接口和/或相关装置的操作的、周围环 境中的噪声和干扰的补偿。
背景技术：
由于它们的便利性和可靠性，触摸感测控制接口越来越多地用于代替各 种产品和装置的机械开关。触摸感测控制接口用于多种示例性应用中，例如， 器具(例如，加热器和炉灶面)、诸如机器控制的工业装置、收款机和结帐装 置、自动售货机、以及甚至玩具。可以通过按下接口的预定义区域，而用手 指操作相关联的装置，并且，该装置一般包括控制器，其耦接到接口，以响 应通过触摸控制接口输入的用户命令来操作该装置的机械和电气元件。
各种接触技术可被利用于触摸控制接口 ，其包括但不局限于诸如容性传
感器、膜片开关和红外检测器的触摸感测元件。例如，美国专利第5， 760， 715 号中描述了可以用于触摸感测控制接口的容性触摸传感器。在操作中，当用 户的手指接近该传感器时，容性传感器通过大地而使电路完整。为了防止接 口和被控制的装置的误启动，'715专利中描述了尝试使对接口的实际触摸有 效的验证循环，并且，这样，系统忽略不能被使得有效、或不能被验证的某 些控制输入。
如'715专利中所述，控制器使触摸感测传感器定期向大地发出一系列 测试脉沖。这样，控制器使触摸传感器产生脉冲，用于输入，并监视返回 (return)。当预定数量的测试脉沖产生返回时，检测到接触，并且，控制器 适当地响应，以操作被控制的装置。换句话说，在控制器将对输入起作用之 前，返回必须已经产生了一段预定时间。因此，例如，如果误激活了传感器 之一，例如，当正在将控制接口擦拭干净时，作为另一示例，当用户或者路 过者无意地擦到或者接触到控制接口时，所检测到的触摸将不会保持预定脉 冲数，并且，将不会符合验证方案，并且，返回将净支忽略。虽然这样的有效
方案可以成功地防止由于偶然接触到控制接口所产生的意外的或者无意的控 制输入而造成装置的激活，但是，已发现，这样的系统对装置的错误控制输 入和i吴启动萄文感。
更具体地，已知触摸感测元件和系统具有以下显著的缺点它们可能会 受到可归因于系统的周围环境中的包括电磁干扰(EMI )的噪声和干扰的误激 活的攻击。这样的噪声和干扰可以导致在用户不曾接触控制接口时，被控制 的装置产生错误的控制输入和误激励。例如，同步噪声和EMI可能以周期频 率或者用能够符合测试脉冲的周期频率的谐波出现，并且，在这样的情形下， 同步噪声和EMI可能干扰控制面板的操作，并且造成检测到错误触摸。另一 方面，非同步噪声和EMI事件可能暂时影响系统对触摸的响应，并且，此时， 系统可能比其它时候更加敏感。结果，相关联的装置可能由于环境噪声而不 是人的动作或介入而受影响、操作或调节。这样，实际操作条件(例如，触 摸传感器的周围环境中的EMI和噪声)可能会影响触摸传感器的准确性、灵 敏度和可靠性，从而导致被控制的装置的误操作和无意操作。
举例来说，可归因于一个器具(例如，搅拌器或微波炉)的操作而产生的 EMI或噪声有可能会影响、激活、或者改变使用上述验证方案的另一器具(如 附近的咖啡机)的控制设置。作为另一示例，蜂窝式电话的激活可以激励或 者改变具有这样的验证方案的控制接口的烤箱中的发热元件的操作设置，并 且，在这样的情况下，可能存在危险情况。在另一示例中，蜂窝式电话或者 手持式电子装置可能激活附近的具有触摸控制接口和验证方案的自动售货 机，并且在这种情况下可能导致财物的损失。
另外，由控制器使触摸传感器脉动可能产生会干扰其它装置的过多的传 导和幅射发射，因此，触摸传感器与用于这样的装置的联帮通信委员会(FCC) 标准相冲突。

发明内容
在示例性实施例中，提供了一种用于控制装置的控制系统。该控制系统 包括触摸感测接口。该控制系统还包括控制器，其被配置为与触摸感测接口 通信，并用一系列非周期测试脉冲来检测对触摸感测接口的用户操作，并监 视对其的响应，从而避免可归因于控制系统的周围环境中的同步噪声的不准 确的触摸检测。
在另一示例性实施例中，提供了一种用于控制装置的控制系统。该控制 系统包括触摸感测接口。该控制系统还包括控制器，其被配置为使触摸感测 接口以随机脉冲间距产生脉冲，并响应于脉沖而传导触摸检测序列，从而避
免可归因于控制系统的周围环境中的同步噪声的不准确的触摸;险测。
还在另一示例性实施例中，提供了一种用于控制装置的控制系统。该控 制系统包括触摸感测接口，其包括至少一个容性触摸传感器，所述容性触摸
传感器被配置为当被用户触摸时，通过大地而使电路完整。该控制系统还 包括控制器，其被配置为使触摸感测接口产生脉冲，并响应于脉冲而传导 触摸检测序列。脉冲被随机地产生，以避免可归因于控制系统的周围环境中 的同步噪声的不准确的触摸检测。控制器还被配置为比较每个触摸检测序 列上的测试前的脉沖基线信号电平与测试后的脉冲信号电平，以基于测试前 后的脉沖信号电平和当前检测阈值之间的差，而使所检测的触摸有效或者无 效。


图1是根据本发明的实施例的示例性触摸感测控制系统的示意框图。 图2是可以在图1的控制系统中使用的示例性控制接口。 图3是示出当以固定或周期性间隔生成测试脉冲时的发射功率对频率的 示例图。
图4是示出当以非周期间隔生成测试脉沖时的发射功率对频率的示例图。
图5是例示具有恒定脉冲间距的测试脉冲的生成的采样图。 图6是例示所生成的具有非周期脉冲间距的测试脉冲的采样图。 图7A-7G图解了可以用于图1中示出的控制系统的示例性控制算法的示 例性方法流程图。
具体实施例方式
图1是根据本发明的示例性实施例的示例性触摸感测控制系统100的示 意框图。控制系统100包括装置102、可操作地连接到装置102的控制器104、 以及用于通过控制器104接收用于装置102的搡作的控制输入的触摸控制接 口 106。如以下将描述所示，控制器104用于补偿周围环境中可能不利地影
响、激活、或者改变被控装置102的控制设置的EMI干扰和噪声。因此，可 以保证，仅仅在通过控制接口 106输入实际的用户命令时，装置102才可操作。
在一个实施例中，装置102是具有用于其操作的触摸控制接口 106的已 知的自动售货机。在其它另外的实施例中，装置102可以是器具、工业机器、 玩具、或者是期望触摸感测控制接口 106、并且关心装置102的误激励的其
它装置。
在示例性实施例中，控制器104可以包括微计算机或微处理器105、以 及控制器存储器IIO。控制器104以已知的方式耦接到用户控制接口 106，并 且，控制接口 106包括一个或多个触摸感测元件或者触摸传感器，例如触摸 传感器107和109。在控制器104处，可通过A/D转换器111接收并且转换 模拟信号。操作员可以通过控制接口 106输入控制参数、指令、或者命令， 并且选择装置102的期望的操作算法和特性。
在一个实施例中，显示器108耦接到控制器104，以向装置102的操作 员显示适当的消息和/或指示符，以便确认装置102的用户输入与操作。控制 器存储器110根据需要而存储指令、校准常数、以及其它信息，以便令人满 意地完成所选择的用户指令或输入。例如，存储器110可以是随机存取存储 器(RAM)。在可替换实施例中，包括但不局限于闪存(FLASH )、可编程只读 存储器(PROM)、以及电可擦可编程只读存储器(EEPROM)的其它形式的存储 器可以与RAM存储器结合使用。
用来控制系统100的电源由耦接到电源线L的电源112提供给控制器 104。模数和数模转换器耦接到控制器104,以便根据已知的方法来实施控制 器输入和可执行指令，从而生成到装置102的操作部件114、 116、 118和120 的控制器输出。虽然在图1中说明了四个部件114、 116、 118、以及120，但 是在另一实施例中可以使用更多或者更少的部件。
响应于控制接口 106的用户操作，控制器104监视具有一个或多个转换 器或监视传感器122的装置102的各个操作因素(factor),同时，控制器104 根据已知的方法执行操作员选定的功能和特性。
图2图解了用于图1的控制系统100的示例性控制接口 106的部分。接 口 106包括面板202,其限定用户向装置102 (图1所示)输入控制命令和指 令的才喿作接口区域204。在一个实施例中，面板202可以安装成最接近于装
置102的操作部件114-120,诸如自动售货机的分发部件或者烤箱的发热元 件。在另一实施例中，面板202可以位于远离部件114-120的位置(例如工 业机器的移动部件)。
接口区域204包括触摸感测区域206、 208。虽然在图2中图解了两个触 摸感测区域206和208 (与图1中的触摸传感器107和109相对应)，但是在 另一实施例中，接口区域204可以包括更多或者更少的触:J菱感测区域206和 208。与每个触摸感测区域206和208相关联的是电路或触摸感测元件210和 212。元件210和212、以及控制器104被配置为检测相关联的触摸感测区 域206和208上的实际的触摸，在此也被称为触摸检测或者触摸结果，同时 避免了可归因于周围环境中发出的EMI和噪声的错误激活输入。触摸感测元 件210和212由控制器104 (图l所示)控制，并且向控制器104提供输入。
在示例性实施例中，触摸感测元件210、212是诸如美国专利第5, 760， 715 号中描述的容性触摸传感器，所述专利中所公开的全体内容在此通过引用而 并入。在可替换实施例中，触摸感测元件210和212是已知的膜片开关组件、 红外检测器、或者本领域人员所熟知的其它已知的触觉或者接触开关。触摸 感测区域206和208可以相对于彼此而被布置在面板202的界限内的任何希 望的方位，并且，取决于实施例，可以在面板202中使用更多或者更少的触 摸感测区域。在另一实施例中，控制系统100可能具有多于一个的控制面板 202，并且，每个控制面板202可能具有一个或多个具有与触摸感测元件相对 应的一个或多个触摸感测区域的接口区域204。
在操作中，例如用户用手指触摸、按压或接触触摸感测区域206、 208来 向控制器104 (图1所示)中输入用户命令、指令或者输入。随之，控制器 104根据用户的输入而操作装置102的可用部件114-120。当美国专利第 5， 760， 715号中的触摸传感器系统作为触摸传感器107和109使用时，在与 各自的触摸感测区域206、 208相关联的触摸感测元件210、 212向大地发出 测试脉冲、并且通it^类用户和触摸感测区域206检测到测试脉冲的返回时， 可以检测到触摸。
通常，控制器104从控制接口 106中获取用于触摸感测元件210、 212的 测试前脉沖基线信号电平(在此有时指当前测试前脉冲基线信号电平、基线 信号电平读取、当前基线信号电平读取、基线读取、以及当前基线读取)。在 元件210向大地发送测试脉冲或脉冲之前，从触摸感测元件210、 212中获取 测试前脉冲基线信号电平。在元件210向大地发送脉沖之后，控制器104通 过从元件210中获取测试后脉冲信号电平来对脉冲(脉冲信号)的响应进行 监视。如果测试后脉冲信号电平和测试前脉冲基线信号电平之差超过当前检 测阈值，则控制器104感测到触摸感测区域206上的触摸或者检测，并且相 应地操作相关联的装置，通过区别真假控制输入的控制器来进行验证。
除诸如美国专利第5,760,715号中描述的触4寞验^^的类型的其它类型的 触摸验证之外，对于每个测试脉冲，控制器104用如下所述方式实施触摸检 测序列，以减轻周围环境中发出的EMI、噪声和干扰，并在很大范围的操作 条件内保证准确并且可靠的系统冲喿作。
图3是示出当由图1的触摸感测控制系统100以固定或者周期间隔生成 测试脉冲时的发射功率对频率的示例图300，并图解了这样的系统的至少一 个缺点。如图300所示，发射功率趋向于在某些频率处集中或者出现峰值， 例如峰值302、 304、 306、以及308。在某些频率处发射能量或者功率的峰值 可能使控制系统超出了适用的政府规定，如适合于这样的装置的传导和幅射 发射的FCC部分B认可验证(cert if icat ion)的规定。也就是说，从触摸感测 控制系统中发射的功率本身可能超出了适用的规定，并且，可能干扰附近的 电子装置。
图4是示出根据本发明的示例性实施例的发射功率对频率的示例图400, 其中由图1中的触摸感测控制系统100的控制器104以非周期间隔生成测试
成一系列非周期测试脉冲。如图4所示，功率相对于频率的分布变宽或者变 平坦401，因此，功率相对于频谱趋向于更平坦地分配，而不会出现在使用 周期测试脉冲时会出现的图3中示出的大峰值302、 3(M、 306、以及308。通 过将图3的功率峰值302、 3(M、 306、以及308基本上降低为图4中相对应 的变平坦的功率峰值402、 404、 406、以及408,与非周期测试脉冲相关联的 发射功率显著地降低。因此，通过使用与周期脉冲相反的非周期测试脉冲， 控制系统可以满足适用的规定，并且减少来自控制系统100的对控制系统附 近的其它电子装置的潜在的干扰。
如图5所示，在超出功率发射问题的另一方面，使用周期测试脉沖是不 利的。具体地说，如果使用周期测试脉冲，则触摸传感器系统100可能对来 自其它电子装置的EMI干扰敏感。更具体地，如可在图5中看到的，在周期
频率或者符合测试脉冲的周期性的相同周期频率的谐波处由其它电子装置 (例如，单元电话、附近器具或者其它功率发射装置)产生的功率可以导致 错误的触摸检测。
图5是例示具有恒定脉冲间距的测试脉沖(如示例性矩形脉冲502、 504、 506、以及508 )的生成的采样图500,并图解了系统对其^:感的不准确的触 摸4全测的潜在性。例如，在生成测试脉沖之前，即，在脉冲502的上升沿， 可以在触摸键206处进行基线采样读取。在生成脉冲502之后，即，在脉冲 502的下降沿，可以在4定206处进行脉冲后(post-pulse)采样514。根据上 述总体控制方案，如果采样差510(例如，脉冲后采样514减去基线采样512) 超过当前的正的检测阈值，则在触摸键206处感测到触摸或者检测。
然而，如图5所述，控制系统100的周围环境中的同步噪声522可能对 系统100产生意想不到的影响。如图5所示，噪声522具有符合所生成的测 试^c冲502-508的周期性的周期性。在每个脉沖502、 504、 506和508处， 基线采样从低值开始，例如对于采样512从值0开始，而脉沖后采样以高值 结束，例如，对于采样514以值0. 5结束。因此，测试脉冲502的釆样差510 的值为0. 5。例如，如果系统的当前检测阈值被设置为低于0. 5的值(例如， 0.3)，则采样差510的值0. 5大于当前检测阁值0. 3，并且，对于脉冲502, 在键2Q6处将检测到触摸。
同样，由于EMI 522的公共周期性，对应脉冲504、 506、以及508的采 样差516、 518、以及520也将具有值0. 5，并且，也将4全测为触摸。因此， 由于同步噪声的碰巧的周期性，在一段持续时间内控制器将继续检测到触摸。 也就是说，即使明显是错误的，最终也将由系统使用传统的基于时间的验证 方法来验证检测的触摸，如美国专利第5, 760， 715号中描述所示。
图6是例示根据本发明的由控制器所生成的具有非周期脉冲间距的测试 脉冲(如示例性矩形脉冲602、 6(M、 606、以及608 )的采样图600。可以将 伪随机或者随机抖动添加到图5的脉冲502-508之间的间距中，以获取图6 中的脉冲602-608之间的伪随机或者随机的间距。在脉冲602的上升沿处生 成测试脉冲之前，在触摸键(例如键206 )处进行基线采样612。之后，在脉 冲602的下降沿处生成脉冲602之后，在键206处进行脉沖后采样614。虽 然存在周期性噪声622，但与图5中示出的具有周期测试脉冲的系统不同， 噪声622可能导致一个或多个测试脉冲的触摸;险测，但是由于非周期的测试
脉冲间距，检测的触摸将不会被验证，因此将忽略所检测的触摸。
如图6所示，由于非周期测试脉冲间距，尽管噪声622有周期性，连续
测试脉冲的采样差也将趋向于变化，因此，测试脉沖不可能通过诸如在美国
专利第5, 760, 715号中所述的基于时间的验证过程。
例如、并且如图6所示，第一个测试脉沖602的采样差610是小的正值。 下一个、或者第二个测试脉冲604的采样差616是大的正的差值，并且其可 能足以导致在键206处感测到检测/触摸。然而，第三个测试脉冲606的采样 差618是小的正值。第四个测试脉沖608的采样差620是大的负值。因此， 虽然可以针对脉沖604的采样差616而记入4全测或者触摸，但是不能在连续 的脉冲606和608处验证检测或者触摸。通过将脉沖之间的脉冲间距改变为 非周期的，即使没有彻底消除错误触摸，验证由于周期性噪声622或者其它 周期性干扰而导致的在触摸键206处的错误触摸的机会也会大大地减少，尤 其当在验证过程中连续脉冲数量增加时。
虽然非周期测试脉沖间距将充分地避免可归因于同步噪声和干扰的错误 触摸检测，但是控制系统可能对其它类型的噪声和干扰(例如，异步或者随 机的噪声事件)敏感。控制器104还被配置为解决下述这些问题。
图7是说明使用处理空白(blanking)技术和错误报警率恒定(vcfar )技 术、以补偿可能负面影响触摸感测控制系统100 (图1所示)的非同步噪声 和干扰事件的示例性控制算法700的流程图，以下将详细解释每种技术。除 了上述非周期或者随机测试脉冲间距之外的处理空白和vcfar的使用还避免 了-.由于来自附近装置操作的噪声和千扰导致的在触摸控制系统100中的错 误检测/触摸。例如，可以通过图1的控制器104来执行算法700,以便区别 来自控制接口 106的(并且，更具体地，来自触摸感测区域/键206和208 (图 2))的真假输入。通过在真假控制输入之间区别，能防止装置102的部件 114-120 (图1)的误启动，并且，只能识别正确输入的控制输入指令来操作 装置102。
在图7-A中，在702中，控制系统100 (图1所示)加电，在704中， 初始化硬件和软件。控制器进入(706 )主处理循环，并且保持在主处理循环 内，直到在708中、系统100断电时为止。
在图7-B中说明在706中执行的主处理循环。在710中，控制器进入主 处理循环子例程，并且，在711中，控制器进入主处理循环。在712中，复
位看门狗定时器。如果看门狗定时器在712中复位之前超时，则看门狗定时
器发生中断，并将处理引向图7-A中的704，并且，再次初始化系统100的 硬件和软件。在714中，控制器104从A/D转换器(ACD) 111中读取触摸传 感器107和109 (图1 )的预定检测阈值信息。可替换地，能够存储预定检测 阈值，并从控制器存储器110中获取存储预定检测阈值。在716中，调用子 例程来执行接触面板202 (图2 )的所有触摸传感器键206和208的扫描。扫 描将在每个键206和208处生成脉冲，以便在每个键处4全测触摸。
在图7-C中示出控制器的扫描触摸键(scan-of-ch-keys)子例程。在 736中，控制器进入扫描触摸键子例程，以确定或者感测触摸4定206和208 处的触摸。在738中，将键索引复位为指向将要处理的第一个触摸键(例如， 键206 )。在739中，进入处理触摸键(即，当前索引触摸键206 )的循环。 在740中，检索先前存储的当前触摸键206的数据(例如，在图1的存储器 110中)。在704 (图7-A)中的初始化期间，初始化每个4爱的数据存4诸器。 当前触摸键206的检索数据包括参数值。
在示例性实施例中，检索的参数值之一是测试前脉冲基线信号电平的移 动平均值，在此也被称为基线信号的移动平均值、或者基线信号电平读取的 移动平均值。其它检索的参数值包括预定空白阈值、预定基线参考值，在此 也被称为vcfar值、vcfar常数、以及预定检测阚值。获得用于给定4定(例 如，键206 )的参数值，以下还将对此进行讨论。
在742中，为当前键206设置预定检测阈值，在744中，设置脉冲硬件， 以生成用于键206的测试脉冲。在746中，进行测试前脉冲基线读取，生成 测试脉冲，并进行测试后脉冲信号读if又。在748,调用子例程来继续用于4建 206的处理。
图7-D中示出了纟ll续处J里角虫4莫4建(continue—processing—touch—key )子 例程。在758中，控制器进入继续处理触摸键子例程，以准备确定在键206 处是否存在接触。在760中，用于保存测试后脉冲信号电平和测试前脉冲基 线信号电平之间的差的测试前后脉沖差变量^l皮初始化为0。在762中，#^亍 是否已经检测到触摸的检验。如果从验证子例程、而不是/人748的子例程处 理调用继续处理触摸键子例程，则可能已经检测到触摸。如果键206的第一 个触摸检测不是未决的，并由此调用在758中进入的子例程、以检测第一个 触摸而不是验证第一个触摸，则在764中，调用或者执行子例程来确定移动
平均值和vcfar值。
图7-E中示出了计算Vblank和vcfar ( calculate-Vblank-and-vcfar ) 子例程。在78Q中，进入该子例程。在782中，通过在先前在746 (图7-C) 中获取的当前的测试前脉冲基线信号电平中求平均，来计算基线信号电平的 移动平均值。新的移动平均值被存储在变量Vblank中。在784中，处理确定 新的移动平均值是否小于最小值，并且，如果是这样，则在786中，处理将 新的移动平均值Vblank设置为最小的允许值。在788中，控制器确定新的移 动平均值是否大于最大值，并且，如果是这样，则在790中，处理将新的移 动平均值Vblank设置为最大的允许值。如以下所解释的那样，新的移动平均 值VMank将在算法700中被使用，以确定在当前键206处的触摸的处理空白 是否将出现。在792中，当前vcfar值递减l,并且，如果在794中、所得 到的vcfar值小于当前的测试前脉冲基线信号电平，则在796中，将vcfar 的值设置为当前的测试前脉冲基线信号电平。在798中，处理从计算Vblank 和vcfar子例程返回到图7-D,具体地，到766。在766中，计算TMP变量(与 当前脉冲相关联的暂时或者临时的值)，以便在判定处理空白技术的应用中使 用。
触摸键206的vcfar值跟随或者追踪过去触摸键206的噪声阈值或者噪 声基底(noise floor),并反映当生成测试脉冲时环境噪声所呈现的当前电 平。如果当前的测试前脉沖基线信号电平大于当前vcfar值，则噪声存在， 并且在796中，通过将vcfar设置为当前的测试前脉沖基线信号电平，来才是 高噪声基底。这样，随着噪声电平的增加，自调节控制接口的灵敏度，并且， 当发生噪声事件时，触摸检测的阈值相应地提高。如果没有这样的调节，则 当噪声电平增加时，系统错误检测和验证触摸的倾向将增加，这是因为，噪 声趋向于增加测试前脉冲基线电平。vcfar值还补偿可能通过提高测试前 基线信号电平而增加系统错误检测和验证触摸的倾向的、感测电子部件上的 操作偏差和温度影响。
从一个脉冲到下一个脉沖，vcfar值衰减(decay )。在所述实施例中， 在792中，通过从vcfar值中减1， vcfar值线性地减少。在另一实施例中， 该衰减可以不是线性的，例如，该衰减可以是指数的或者对数的方式。通过 使vcfar值衰减，当噪声电平降低时，自调节控制接口的灵敏度，并且，系 统触摸检测阈值最终回到不存在任何噪声的情况下的预定阔值。因此，当噪 声减退时，vcfar调节也减退，并且，系统的工作状况返回到缺省情况，直
到噪声事件再次出现时为止。
通过连续地调节vcfar值、以跟随或者依靠噪声阈值或者噪声基底，用 于键206的vcfar值可以用来调节处理键206的触摸的灵敏度。例如，在任 何给定时间，由控制器检索的当前检测阈值可以被设置成预定检测阈值。然 而，为了补偿噪声状况，当前检测阈值通过控制器暂时设置(用于在与当前触 摸键206相关联的脉冲期间的触摸的处理)到高于阈值的暂时值。更具体地， 在示例性实施例中，暂时值可以^皮i殳置为等于vcfar常^:和vcfar与当前 的测验前脉冲基线信号电平之间的差的绝对值之和。
当当前计算的暂时值大于触摸键206的预定检测阈值时，暂时值而不是 预定检测阈值被用作当前检测阈值。当测试前后脉冲差大于当前检测阈值时， 在键206处感测到触摸。在暂时地使用暂时值为检测阈值时，测试前后脉冲 差说明在键206处影响控制准确性的环境噪声所呈现的当前电平。通过明智 地选择vcfar常数的值，能够控制错误报警或者错误检测的概率。在示例性 实施例中，vcfar常数被设置为4，并且，错误报警率(错误检测)接近于零。
在766中，TMP变量被设置为当前Vblank值(当前移动平均值)和测试 前脉冲基线信号电平之间的差的绝对值。TMP值表示来自基线信号的移动平 均值的当前测试前脉冲基线信号电平的变化。如果在768中、发现TMP值大 于预定空白阈值，则在776中，引导处理执行检测处理子例程。注意，在768 中，如果TMP值(即，来自基线信号的移动平均值的当前测试前脉冲基线信 号电平的变化)大于预定空白阈值，则前后差保留在初始值零，从而有效地 忽略读取。前后差的值零表明在776的检测处理中没有记入当前触摸键206 的检测或者触摸。因为等于零的前后差永远不会大于正的检测阈值，所以， 在776中，处理将不记入当前触摸键206的检测，并且，建立了处理空白。
当来自基线信号的移动平均值的当前测试前脉沖基线信号电平的改变太 大、即大于预定空白阈值时，处理空白忽略导致检测到键触摸的任何计算。 因此，处理空白防止控制器对系统的正常操作范围外的极端或者不平常事件 起作用或者响应，并且，由于处理空白，控制器将不会响应，直到这样的事 件减退时为止。在另一实施例中，当处理空白发生(在76S中，TMP〉预定空 白阈值)时，为了诊断目的，处理空白的发生和相关数据可以被存储在存储 器IIO (图1)中。这样的数据可以用于诊断和调试，例如，发现千扰噪声的
原因和/或如何防止这样的噪声干扰发生。
如果在768中、TMP值不大于预定空白阈值，则在770中，将测试前后 脉冲差(在此也被称为前后差)设置为测试后脉冲信号电平减去测试前脉冲 基线信号电平。在772，对前后差进行稳健一企验(sanity check )。如果前后 差小于零，则在774中，使前后差等于零。
在776，调用或者执行用于检测《泉206的触摸的4全测处理 (detection-processing)子例程。在图7-F中提供了4全测处理子例程。在 800，为了准备确定键206处的触摸是否存在，控制器进入检测处理子例程。 在802-814中，控制器调节当前脉沖的预定阈值。在816, TMP变量被设置为 等于vcfar常数(在说明性实施例中，该常数被选为4)和vcfar与当前的 测试前脉冲基线信号电平之差的绝对值的和。在818,当前检测阔值被设置 为TMP值和所调节的预定阈值中的最大值。
在820，作出关于是否感测到触摸的判定。如果在820中、前后差大于 当前检测阈值，则感测到触摸，并且，在824中，设置检测标志。如果在820 中，前后差不大于当前检测阈值，则没有感测到触摸。在822中，复位检测 标志。在826，将前后差设置为零。在828，处理随后从检测处理子例程返回 到图7-D的778。
在778,控制器从继续处理触摸键子例程返回到图7-C的750。在750， 将为当前触摸键206计算的当前数据存储到例如存储器11Q (图1 )中，所述 当前数据包括用于基线信号的移动平均值的当前参数值和vcfar值。在752， 键索引被更新为指向下一个触摸键，例如现在指向触摸键208。如果在754 中、递增的键索引在范围内(例如，指向有效的下一个触摸键)，则处理回到 739,然后在739中再次执行用来处理下一个触摸键(例如触摸键208 )的循 环。当已通过739的循环而处理了所有的触摸键时，在754中，发现键索引 超出范围，并且，在756中，处理从扫描触摸键子例程返回到图7-B的718。
在718，为了准备进入719中的循环，键索引被设置为指向第一个触摸 键，例如触摸键206。在720，获取当前索引的触摸键206的扫描数据。如果 在722中设置了用于当前索引的触摸键206的检测标志，则处理被导向调用 执行验证子例程的732,以便验证当前索引触摸键206的检测触摸。如果在 722中、没有设置4&测标志，则在724中，处理将4A索引递增，以指向下一 个触摸键，例如触摸键208。如果在726中、键索引在范围内，例如指向有
效触4莫4建，则处理回到719的循环，以处理当前索引的触4莫《建，例如触4莫4A 208。如果在726中、键索引不在范围内，这表明处理了所有的触摸键，则将 处理导向728。在728中，处理清除触摸键的全部检测的触摸。在730，处理 向用户显示器108 (图1 )输出与没有错误(键=0)相关联的消息或者指示符。 然后，处理返回到主处理循环的顶端711。如果在722中、检测标志被设置 为当前索引触摸键，则在732中调用执行验证子例程，然后，处理进入图7-G 中的进入点830,以执行检测键触摸的-睑证。
在图7-G中提供执行验证(perform-verify)子例程。在830,处理进 入执行验证子例程。如果在832中、不存在触摸检测，则在834中、验证检 测标志被设置为假，并且，键标志被设置为零(表明输出消息没有错误)。在 840中，处理从执行验证子例程返回到图7-B中的734。如杲在832中、存在 触摸检测，则在836中，对通过现有检测找到的多个触摸键进行检验。如果 多于一个触摸键具有检测标志，则在838中，验证检测标志被设置为假，并 且，键标志被设置为无效以表明用户的无效输入(即，同时触摸了多个触摸 键)。从838起，在840中，控制器从执行验证子例程返回到图7-B中的"4。 如果在832中、触摸键标志为触摸/检测，并且在836中、发现只有一个触摸 键标志为检测/触摸，则在842中，处理检索当前索引触摸键206的存储的键 数据。
在844中，设置硬件以生成用于当前索引触摸键206的测试脉冲。在845 中，进入循环，并且，在846中，获取预定检测阈值。在848中，进行测试 前脉冲基线读取、生成测试脉冲、以及进行测试后脉沖信号读取。在850, 用在778 (图7-D)中返回的设置或者复位检测标志的子例程的结果，来调用 继续处理触摸键子例程。注意，在762 (图7-D)中，因为已经检测到第一个 触摸，所以，已经检测的测试为真。如果在852 (图7-G)中、从继续处理触 摸键子例程的调用设置了检测标志，则将处理导向854。
在854,对当前索引的触摸键206所累积的八个连续检测执行测试(在 845中循环的八次迭代)。在可替换实施例中，可以使用小于或者大于八的数 目的累积的连续检测。如果在854,已经累积八个连续^^测(在845中循环 的八次迭代)，则处理被导向856,否则回到845中的循环。在856中，验证 检测标志被设置为真，并且，键标志被设置为用于在用户显示器108上输 出指示符的索引键。然后，处理被导向860。如果没有发现八个连续触摸，则在858中，设置验证检测标志为假，设置键标志为零。然后，处理被导向 860。
在860中，存储键的当前数据，并且，在862中，对验证检测标志值进 行检验。如果验证检测标志被设置为真，则在866中，处理从执行验证子例 程返回到图7-B中的734。如果验证检测标志被设置为假，则在864中，处 理设置4t标志为0,并在866中，返回到图7-B中的734。在图7-B中的734， 与键标记值相关联的指示符或者消息被输出到用户显示器108，然后，在711, 控制器返回到的主处理循环的开始。
总而言之，为了检测或者接触到任意触摸键，在711中的主处理循环的 处理在716中对所有触摸键执行扫描。如果在722中发现检测，例如为当前 索引触摸键设置了检测标志，则在732中，执行验证来验证当前的索引触摸 键中的某个数目的连续检测或者触摸(例如对于所述的实施例是八个)。在验 证了连续检测验证所必须的数量的情况下，由此，对触摸键验证了感测触摸。 控制器104(图1 )执行验证触摸检测所需的相关处理(在算法700中未示出)。
本领域技术人员通过适当的修改，能够容易地使所述算法700的实施例 适合于在给装置102的装置部件114-120 (图1 )的误启动或操作提供适当保 障的各个装置中使用。可以相信，上述控制系统的方法论能够在控制器程序 中实施，而不需要进行进一步的解释。
因此，本发明提供了一种触摸感测控制系统，具有可以编程为补偿否则 可能导致错误触摸检测的各种类型的噪声的控制器。通过一起使用非周期测 试脉沖间距、调节系统灵敏度以改变噪声电平的vcfar冲支术、上述处理空白 技术、以及上述控制算法的其它方面，能够实现完全不受传统触摸控制系统 对噪声和干扰事件敏感的影响的高度准确并且可靠的控制系统。
虽然本发明已经对各个特定实施例进行描述，但是本领域技术人员将认 可，在权利要求的精神和范围内能够对本发明进行修改。
权利要求
1.一种用于控制装置(102)的控制系统(100)，所述控制系统包括触摸感测接口(106)；以及控制器(104)，其被配置为与所述触摸感测接口通信，并利用一系列非周期测试脉冲来检测所述触摸感测接口的用户操作，并且，监视对其的响应，从而避免可归因于所述控制系统的周围环境中的同步噪声的不准确的触摸检测。
2. 根据权利要求l所述的控制系统(100),其中，对于每个测试脉冲， 所述控制器(104)被配置为从所述触摸感测接口获取测试前脉冲基线信号电平； 从所述触摸感测接口获取测试后脉冲信号电平； 比较该测试后脉沖信号电平和该测试前脉冲基线信号电平；以及 如果该测试后脉冲信号电平和该测试前脉沖基线信号电平之差超过当前 检测阈值，则响应所述触摸感测接口，并相应地操作该装置。
3. 根据权利要求2所述的控制系统(100),其中，所述控制器(104) 还被配置为当该测试后脉冲信号电平和该测试前脉沖基线信号电平之差小 于该当前检测阈值时，忽略所述触摸感测接口，并且不操作该装置。
4. 根据权利要求1所述的控制系统(100)，其中，所述控制器(104) 还#皮配置为确定测试前脉冲基线信号电平在时间上的移动平均值，并且，对 于每个测试脉冲，所述控制器还被配置为将当前的测试前脉沖基线信号电平与基线信号的移动平均值进行比较，并且，当所述当前的测试前脉沖基线信 号电平与基线信号的移动平均值之间的差超过预定的空白阈值时，忽略所监 牙见的对该当前测试脉冲的响应。
5. 根据权利要求2所述的控制系统(100),其中，所述控制器(104) 还被配置为对于每个测试脉沖，将当前的测试前脉沖基线信号电平与预定 基线参考值进行比较，并且，如果所述当前的测试前脉沖基线信号电平超过 所述预定基线参考值，则将所述预定基线参考值设置为至少等于该当前测试 前脉沖基线信号电平。
6. 根据权利要求5所述的控制系统(100),其中，所述控制器(104) 还被配置为在比较该当前的测试前脉冲基线信号电平与该预定基线参考值 之前，使该预定基线参考值衰减。
7. 根据权利要求6所述的控制系统(100),其中，所述控制器(104) 还被配置为当暂时值大于预定检测阈值时，将所述暂时值而不是该预定检 测阈值用于该当前检测阈值，所述暂时值等于该预定基线参考值和该当前 的测试前脉冲基线信号电平之间的差的绝对值加上常数。
8. 根据权利要求l所述的控制系统(100)，其中，所述一系列非周期测 试脉冲由该控制器(104)用对周期脉冲的伪随机或随机抖动来生成。
9. 根据权利要求1所述的控制系统(100)，其中，所述触摸感测接口包 括容性触摸传感器。
全文摘要
一种用于控制装置的控制系统包括触摸感测接口。该控制系统还包括控制器，其被配置为与触摸感测接口通信，并用一系列非周期测试脉冲来检测对触摸感测接口的用户操作，并监视对其的响应，从而避免可归因于控制系统的周围环境中的同步噪声的不准确的触摸检测。
文档编号G06F3/041GK101185053SQ200680019155
公开日2008年5月21日 申请日期2006年3月29日 优先权日2005年3月31日
发明者查尔斯·D·弗赖伊 申请人:蒂科电子公司