一种可提高自电容触摸屏信噪比的组合扫描方法与流程

本发明属于触摸屏技术领域，更具体地说，涉及一种可提高自电容触摸屏信噪比的组合扫描方法。

背景技术

在目前电容式触摸屏技术在人机交互类消费电子产品领域应用越来越广泛，根据测量方法和实现方式的不同，可以将电容式触摸屏分为互电容触摸屏和自电容触摸屏，互电容触摸屏主要应用于可支持多指操作的情况，自电容触摸屏则主要应用于单指或者两指操作的情况。由于自电容触摸屏具有比互电容触摸屏结构简单，制作成本相对较低等优势，因而其在触控领域也得到了广泛应用。自电容触摸屏扫描测量的是屏上感应电极相对地的电容值，人的手指接触屏的表面时，手指相当于地，因此测量的自电容值会增大，根据此变化，触控芯片可以计算得到手指触摸位置。自电容的测量对环境的变化很敏感，外界的噪声干扰会严重影响触摸信号的测量，进而影响计算触摸位置的精准度。现有技术在扫描自电容触摸屏时，一般都是一行一行扫描，每一行的感应面积相对较小，对于那些充电器和lcd噪声比较恶劣的情况，手指触摸的微小信号可能会被这些噪声严重干扰，难以准确地感测到手指触摸位置，最终严重影响产品的用户体验效果。

技术实现要素：

为了在不增加硬件成本的情况下，提升自电容触摸屏的信噪比，提高其抗干扰能力，本发明提供了一种可提高自电容触摸屏信噪比的组合扫描方法。

本发明所述方法如下：

第1步，将包含n对左、右互补感应电极的自电容触摸屏上的电极以对为单位分成m组，每组k对电极；

第2步，整个触摸屏被分成m组以后，对于任意一组感应电极，其具有k对感应电极，每次从中选取k-1对电极进行扫描，这k-1对电极的扫描方式为：左边k-1个感应电极连接着触控芯片的k-1个测量引脚，触控芯片通过程序控制将其全部连接在一起，右边的k-1个感应电极亦是如此，触控芯片对这k-1对左、右分别连在一起的感应电极同时进行扫描，得到左、右各一个扫描数据，由排列组合知识可知，从k对感应电极中选取k-1对感应电极的选择有k种方式，故任意一组感应电极i，都可以得到k对扫描数据，所有分组扫描完成后最终得到n对扫描数据；

第3步，根据第2步扫描的n对数据，触控芯片程序采用解代数方程式的方式将n对左、右电极扫描的真实信号计算出来。对于任意一组电极，以某一边的感应电极为例，其包含k个感应电极，对应的k个扫描数据分别为v1、v2至vk，对应的k个感应电极待求解的真实信号分别为s1、s2至sk，其计算过程如下：

扫描数据v与待求解的真实信号s存在如下关系：

s1+s2+s3+…+sk-2+sk-1=vk

s1+s2+s3+…+sk-2+sk=vk-1

s1+s3+s4+…+sk-1+sk=v2

s2+s3+s4+…+sk-1+sk=v1

解以上方程组可得各感应电极的真实信号sj：

sj=-vj

其中，i、j、k为整数，k>=3，1<=i<=k，1<=j<=k。

本发明的有益效果为：

1）将自电容触摸屏多个电极连在一起同时扫描，可以增大扫描时刻的感应区域，从而能提高感测到的手指触摸信号强度；

2）由于多个电极连在一起同时扫描，各电极扫描信号中具有相同的共模噪声，这对后期通过共模滤波的方式来虑除噪声很有帮助；

3）由于多个电极连在一起同时扫描，对于一些随机噪声和由于电气制造误差引起的噪声，该扫描方式具有相互抵消的效果；

4）各电极的真实信号求解计算过程很清晰明了，没有复杂的运算；

5）该方法只是改变自电容触摸屏的扫描方式，无须从硬件上做改动，在不增加任何成本的情况下有效地提高自电容触摸屏的信噪比，从而提高触控产品的用户体验。

附图说明

图1为本发明公开的一种可提高自电容触摸屏信噪比的组合扫描方法流程示意图。

图2为本发明实施例公开的一种自电容触摸屏分组示意图。

图3为本发明实施例公开的一种自电容触摸屏扫描电路示意图。

具体实施方式

为了使本发明所述方法更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例只用于解释本发明，而并不限定本发明。

本实施例以包含5对感应电极的智能手表触摸屏为例进行说明，参考图1，本发明实施例提供的一种可提高自电容触摸屏信噪比的组合扫描方法，其主要步骤如下：

第1步，将自电容触摸屏所有感应电极进行分组。由于该实施例的自电容触摸屏只有5对电极，电极数相对较少，为便于计算，故将这5对电极分成1组；

第2步，对各分组的感应电极采用组合扫描的方式进行扫描，得到扫描数据。参考图2，本实施例只有1组总共5对感应电极，故可采取以下扫描方式进行扫描：

触控芯片通过程序控制将ch1、ch2、ch3、ch4连在一起，将ch10、ch9、ch8、ch7连在一起，同时进行扫描，得到左、右各一个扫描数据vl5和vr5；

触控芯片通过程序控制将ch1、ch2、ch3、ch5连在一起，将ch10、ch9、ch8、ch6连在一起，同时进行扫描，得到左、右各一个扫描数据vl4和vr4；

触控芯片通过程序控制将ch1、ch2、ch4、ch5连在一起，将ch10、ch9、ch7、ch6连在一起，同时进行扫描，得到左、右各一个扫描数据vl3和vr3；

触控芯片通过程序控制将ch1、ch3、ch4、ch5连在一起，将ch10、ch8、ch7、ch6连在一起，同时进行扫描，得到左、右各一个扫描数据vl2和vr2；

触控芯片通过程序控制将ch2、ch3、ch4、ch5连在一起，将ch9、ch8、ch7、ch6连在一起，同时进行扫描，得到左、右各一个扫描数据vl1和vr1；

对以上各电极扫描的参考电路如图3所示，其主要包括两个阶段：

阶段一：将电路的s2开关断开，s1开关连接，此时将会被测电极cs将会被复位到gnd；

阶段二：将电路的s1开关断开，s2开关连接，此时恒流源idac将会对cs进行充电，直至积分器的输出端达到vref电压，从而比较器翻转，计数器则对整个充电直至翻转的过程进行计数，最终输出一个扫描值；

第3步，根据扫描数据通过解方程计算得到各感应电极的真实信号。设左边各感应电极的实际信号依次为sl1、sl2、sl3、sl4、sl5，设右边各感应电极的真实信号依次为sr1、sr2、sr3、sr4、sr5，那么各感应电极的实际信号与组合扫描得到的信号存在以下关系：

左边的感应电极：右边的感应电极：

sl1+sl2+sl3+sl4=vl5sr1+sr2+sr3+sr4=vr5

sl1+sl2+sl3+sl5=vl4sr1+sr2+sr3+sr5=vr4

sl1+sl2+sl4+sl5=vl3sr1+sr2+sr4+sr5=vr3

sl1+sl3+sl4+sl5=vl2sr1+sr3+sr4+sr5=vr2

sl2+sl3+sl4+sl5=vl1sr2+sr3+sr4+sr5=vr1

解以上方程组可得左、右各感应电极的真实信号sli和sri：

sli=(vl1+vl2+vl3+vl4+vl5)/4-vli（1<=i<=5）

sri=(vr1+vr2+vr3+vr4+vr5)/4-vri（1<=i<=5）

本发明创造性地采用组合扫描的方式对自电容触摸屏进行扫描，用以提高其信号强度，降低环境噪声的影响，从而达到提高信噪比，提升产品用户体验的目的。

本发明提供的实施例只是一种解释性的实施例，并不用于限定本申请。对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。