一种触摸按键控制方法、控制电路、芯片与流程

本发明属于触摸按键技术领域，具体涉及一种触摸按键控制方法、控制电路、芯片。

背景技术：

现在电子技术发展十分迅速，为了能够是我们更方便的使用电子产品，很多产品都使用触摸按键作为人机交互的媒介。常用的触摸按键可以分为两类：电阻式和电容式，目前应用最多的就是电容式触摸按键。

电阻式触摸按键的原理是人体压迫电阻，导致电阻大小变化，电阻的改变是整个电路信号变化，从而达到控制效果，但是存在较大的缺陷，就是时间久了之后电阻必须要采用较大的压迫力度才能正确识别，从而导致这种技术慢慢被淘汰。

电容式触摸按键的原理是人体接近电容按键的时候，人体产生的电流耦合到静态电容上，从而按键的电容值变大，通过芯片内部工作电路判断电容值的变化，并且将这个变化转化为数字信号，达到控制电子设备的目的。这种结构一般使用在手机等便携式电子设备中；另外一种弹簧构建电容式感应器，这种结构在空调、炉灶、冰箱、微波炉、控制面板等等电子装置中应用较广，另外在按键下面可以加入背光照明等等做各种应用。

弹簧构建电容式感应器一般直接利用pcb板制作，pcb板上中心的焊盘与四周地线构成一个电容(感应电容)，当手指触摸到pcb焊盘部分时，手指将会影响电容的电场，相当于在两个电容极板间增加了一部分介质，使电容值增大，电容式触摸按键原理即通过检测这个电容值的变化达到识别有无手指按下的目的。因此，在电容式触摸按键工作中，检测其电容值的变化是至关重要的。

现有的电容值变化检测方案一般通过检测按键触片的电容放电时间来计算得到电容的变化值，即先向触片充电，然后通过高阻值的电阻(一般5m)放电，然后计算其放电时间得到容量改变的情况。这种检测方式对于单个按键的检测效果不错，但是需要在触片充电完成后再通过放电才能完成检测过程，使得检测时间较长，导致触摸按键不灵敏。另外就是通过触摸按键检测方法，包括：向触摸按键发送电压脉冲；获取触摸按键电容的充电电流；判断所述充电电流是否超过预设阈值；当所述充电电流超过所述预设阈值时，确定所述触摸按键被按下，但是由于按键的种类较多，电容式按键的各种参数变化较大，现有的电容值变化检测方案应用范围小，因此需要一种应用范围广的检测方案以满足用户需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中由于按键的种类较多，电容式按键的各种参数变化较大，现有的电容值变化检测应用范围小的问题，提供一种触摸按键控制方法、控制电路、芯片。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种触摸按键控制方法，包括触摸按键电容、检测电容，方法如下：

对触摸按键电容反复充放电和电荷转移，通过电荷转移对所述检测电容反复充放电；

统计检测电容的充放电次数，并检测设定充放电次数内检测电容的电压值是否满足触发条件；

满足触发条件时，输出反馈信号，对应触摸按键响应触发。

进一步的，所述检测电容的电压值大于或等于预设基准电压值时，满足触发条件。

进一步的，通过电流源对进行触摸按键电容充电，充电稳定后，通过电荷转移使触摸按键电容对检测电容进行充电。

进一步的，所述

充放电次数达到设定阈值、检测电容的电压值小于预设基准电压值时，判定触摸按键未触发；

充放电次数未达到设定阈值、检测电容的电压值小于预设基准电压值时，判定触摸按键未触发；

充放电次数达到设定阈值、检测电容的电压值大于或等于预设基准电压值时，判定触摸按键被触发。

进一步的，根据设定不同的充放电次数和/或不同的基准电压值设定不同的触发条件。

一种触摸按键控制电路，运用上述的触摸按键控制方法，包括触摸按键电容、检测电容和控制电路，所述触摸按键电容第一端与所述控制电路连接，所述触摸按键电容第二端接地，所述检测电容第一端与所述控制电路连接，所述检测电容的第二端接地，所述控制电路包括逻辑控制电路和检测电路，所述逻辑控制电路对所述触摸按键电容反复充放电和电荷转移，通过电荷转移对所述检测电容反复充放电，所述检测电路统计检测电容的充放电次数，并检测设定充放电次数内检测电容的电压值是否满足触发条件。

进一步的，所述检测电容的容值大于触摸按键电容的容值。

进一步的，所述逻辑控制电路包括电流源、逻辑控制模块、第一开关、第二开关，所述电流源一端接收供电电压，所述电流源另一端与所述第一开关、所述第二开关连接，所述逻辑控制模块控制所述第一开关、所述第二开关闭合和断开，所述第一开关与触摸按键电容第一端连接，所述第二开关与检测电容第一端连接。

进一步的，所述逻辑控制电路还包括偏置电阻，所述偏置电阻连接在第一开关和触摸按键电容之间。

进一步的，所述电流源为恒定电流源。

进一步的，所述检测电路包括计数模块、比较器，所述计数模块与所述比较器的输出端连接，所述比较器的正向输入端与检测电容的第一端连接，所述比较器的反向输入端接入基准电压。

进一步的，所述检测电路还包括电压输出模块，所述电压输出模块与所述比较器的反向输入端连接，用于设定并输出不同的基准电压。

一种芯片，所述芯片集成有上述的触摸按键控制电路。

由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明提供的一种触摸按键控制方法、控制电路、芯片，通过对所述触摸按键电容反复充放电和电荷转移，通过电荷转移对所述检测电容反复充放电，所述检测电路统计检测电容的充放电次数，并检测设定充放电次数内检测电容的电压值是否满足触发条件，判断准确，响应时间快，通过设定不同的充放电次数及不同的基准电压，可以满足兼容各种类型的触摸按键，各种参数的触摸按键，应用范围广。

附图说明

图1为本发明触摸按键控制电路框图；

图2为本发明触摸按键控制流程图；

图3为检测电容充放电过程图。

具体实施方式

以下将结合本发明实施例中的附图对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1所示，一种触摸按键控制电路，包括触摸按键电容cp、检测电容cs和控制电路100，所述触摸按键电容cp第一端与所述控制电路100连接，所述触摸按键电容cp第二端接地，所述检测电容cs第一端与所述控制电路100连接，所述检测电容cs的第二端接地，所述控制电路100包括逻辑控制电路10和检测电路20，所述逻辑控制电路10对所述触摸按键电容cp反复充放电和电荷转移，通过电荷转移对所述检测电容cs反复充放电，所述检测电路20统计检测电容cs的充放电次数，并检测设定充放电次数内检测电容cs的电压值是否满足触发条件，检测电容cs的容值大于触摸按键电容cp的容值，检测更快，例如，触摸按键电容cp的容值在未触发之前大约有5pf大小，按键触发之后触摸按键电容cp的容值在50pf以上，变化幅度很大，检测电容cs较大，大约有10nf左右，

所述逻辑控制电路10包括电流源ic、逻辑控制模块1、第一开关sw1、第二开关sw2，所述电流源ic一端接收供电电压，所述电流源ic另一端与所述第一开关sw1、所述第二开关sw2连接，所述逻辑控制模块1控制所述第一开关sw1、所述第二开关sw2闭合和断开，所述第一开关sw1与触摸按键电容cp第一端连接，所述第二开关sw2与检测电容cs第一端连接。

所述逻辑控制电路10还包括偏置电阻rs，所述偏置电阻rs连接在第一开关sw1和触摸按键电容cp之间，所述电流源ic为恒定电流源ic，为触摸按键电容cp提供稳定电流，所述偏置电阻rs为触摸按键电容cp提供过流保护，例如选取偏置电阻rs为200～300ω，

所述检测电路20包括计数模块2、比较器u、电压输出模块3，所述计数模块2与所述比较器u的输出端连接，所述的计数模块为计数器，所述比较器u的正向输入端与检测电容cs的第一端连接，所述比较器u的反向输入端接入基准电压vref，所述电压输出模块3与所述比较器u的反向输入端连接，电压输出模块3还与逻辑控制模块1连接，通过逻辑控制模块1控制电压输出模块3设定并输出不同的基准电压vref，所述电压输出模块为基准电压选择器。

如图2所示，一种触摸按键控制方法，控制上述的触摸按键控制电路，包括以下步骤：

s1：逻辑控制电路10对所述触摸按键电容cp反复充放电和电荷转移，通过电荷转移对所述检测电容cs反复充放电，

具体的，在上电之后，准备好基准电压vref和电流源ic，例如可以选取基准电压vref在1.5v～3v范围内，电流源ic在500u～5ma范围内，将触摸按键电容cp和检测电容cs接到地，把残存的电荷全部泄放到地上，消除残余电荷，打开第一开关sw1通过电流源ic对进行触摸按键电容cp充电，充电完成后，关闭第一开关sw1和第二开关sw2，等待触摸按键电容cp的电压稳定，防止存在尾电流或者电压波动影响准确度，触摸按键电容cp的电压稳定后，关闭第一开关sw1打开第二开关sw2，使触摸按键电容cp进行电荷转移对检测电容cs进行充电，如图3所示，检测电容cs的电压跃升了一个step，两者电荷平衡后，关闭第一开关sw1和第二开关sw2，等待触摸按键电容cp、检测电容cs的电压稳定，防止存在尾电流或者电压波动影响准确度；

s2：检测电路20统计检测电容cs的充放电次数，并检测设定充放电次数内检测电容cs的电压值是否满足触发条件，

具体的，当检测电容cs的电压值大于或等于预设基准电压vref值时，满足触发条件，将检测电容cs的电压与基准电压vref通过比较器u进行比较，如果达到基准电压vref，比较器u翻转输出信号，通过设定不同的充放电次数或不同的基准电压vref值设定不同的触发条件，以满足不同触摸按键的触发，

当充放电次数达到设定阈值、电压值小于预设基准电压vref时，判定触摸按键未触发，重复s1中将触摸按键电容cp和检测电容cs接到地，把残存的电荷全部泄放到地上；

当充放电次数未达到设定阈值、电压值小于预设基准电压vref时，判定触摸按键未触发，重复s1中打开第一开关sw1通过电流源ic对进行触摸按键电容cp充电；

当充放电次数达到设定阈值、电压值大于或等于预设基准电压vref时，判定触摸按键被触发，并进入下一次检测，重复s1中将触摸按键电容cp和检测电容cs接到地，把残存的电荷全部泄放到地上；

s3：满足触发条件时，逻辑控制模块1输出反馈信号vout，相应的触摸按键响应触发。

由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明提供的一种触摸按键控制方法、控制电路、芯片，对所述触摸按键电容反复充放电和电荷转移，通过电荷转移对所述检测电容反复充放电，所述检测电路统计检测电容的充放电次数，并检测设定充放电次数内检测电容的电压值是否满足触发条件，判断准确，响应时间快，通过设定不同的充放电次数及不同的基准电压，可以满足兼容各种类型的触摸按键，各种参数的触摸按键，应用范围广。

上述仅为本发明的若干具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。