按键信息处理设备及方法与流程

本申请涉及信号处理技术领域，具体地说是涉及一种按键信息处理设备及方法。

背景技术：

游戏手柄是必不可少的游戏机配件，其中按键设计是最主要的技术点。手柄按键一般设计为两个检测电极，对两个检测电极挤压或松开，能产生通路或开路的状态。这种接触式的按键设计存在使用寿命不长的问题。解决上述问题的方式之一是采用非接触式的按键设计，这就需要对非接触式的按键产生的信号进行处理。

技术实现要素：

本申请的一个方面提供了一种按键信息处理设备。该按键信息处理设备可以包括滤波电路、稳压电路、系统振荡电路、时序计算器电路、电容测量电路、电容差计算电路、按键有效&时序控制电路，以及输出驱动电路。其中，所述滤波电路分别与所述稳压电路和电容测量电路电连接。所述稳压电路与所述系统振荡电路电连接。所述系统振荡电路分别与所述时序计算器电路、所述电容差计算电路和所述按键有效&时序控制电路电连接。所述时序计算器电路与电容测量电路电连接。所述电容差计算电路和所述按键有效&时序控制电路分别与所述输出驱动电路电连接。

根据本申请的一些优选实施方式，所述按键信息处理设备还包括按键信息发生单元；所述按键信息发生单元与所述滤波电路电连接。

根据本申请的一些优选实施方式，所述按键信息发生单元包括：至少两个检测电极，在安装状态下，至少两个所述检测电极之间能够形成为电容；并且，所述至少两个检测电极与所述滤波电路电连接；以及触发电极，所述触发电极能够相对于所述检测电极移动，从而改变至少两个所述检测电极之间的电容值。

根据本申请的一些优选实施方式，所述检测电极为印刷电路板、碳膜线路板和/或导电薄膜。

根据本申请的一些优选实施方式，所述触发电极呈弧形片状结构；在使用状态下，所述呈弧形片状结构的触发电极能够覆盖至少两个所述检测电极。

根据本申请的一些优选实施方式，所述触发电极为锅仔片。

根据本申请的一些优选实施方式，所述触发电极呈圆锥螺旋弹簧或塔型弹簧结构；在使用状态下，所述呈圆锥螺旋弹簧或塔型弹簧结构的触发电极能够覆盖至少两个所述检测电极。

根据本申请的一些优选实施方式，所述触发电极、检测电极为轻触开关；在使用状态下，所述轻触开关与所述滤波电路电连接。

根据本申请的一些优选实施方式，所述触发电极包括由硅胶或软质橡胶制成的中空锥形台和导电硅胶层；所述导电硅胶层设置于所述中空锥形台顶部；在使用状态下，所述导电硅胶层能够覆盖至少两个所述检测电极。

本申请的另一个方面提供了一种按键信息处理方法。该按键信息处理方法包括：

步骤s1：信号处理电路采集检测电极之间的电容值，并记录为初始化电容值；

步骤s2：信号处理电路持续采样检测电极之间的电容值，并将当前时刻的电容值与步骤s1中采集的所述初始化电容值做差值运算；

步骤s3：信号处理电路判断步骤s2中差值运算的结果是否大于阀值；并且通过改变所述阀值能够调整按键的灵敏度；

步骤s4：若步骤s3中的判断结果为是，则信号处理电路输出按键信号；

其中，所述信号处理电路滤波电路、稳压电路、系统振荡电路、时序计算器电路、电容测量电路、电容差计算电路、按键有效&时序控制电路，以及输出驱动电路；

所述滤波电路分别与所述稳压电路和电容测量电路电连接；

所述稳压电路与所述系统振荡电路电连接；

所述系统振荡电路分别与所述时序计算器电路、所述电容差计算电路和所述按键有效&时序控制电路电连接；

所述时序计算器电路与电容测量电路电连接；

所述电容差计算电路和所述按键有效&时序控制电路分别与所述输出驱动电路电连接。

与现有的接触式按键设计相比，本申请的按键信息处理设备具有如下有益效果：

本申请的按键信息处理设备通过检测和处理非接触式按键产生的电容变化信号，可以精确判读当前按键状态，输出正确的按键信号；另外，可以解决接触式按键设计使用寿命不长的问题。

此外，本申请的一部分附加特性可以在下面的描述中进行说明。通过对以下描述和相应附图的检查或者对实施例的生产或操作的了解，本申请的一部分附加特性对于本领域技术人员是明显的。本申请披露的特性可以通过对以下描述的具体实施例的各种方法、手段和组合的实践或使用得以实现和达到。

附图说明

在此所述的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。在各图中，相同标号表示相同部件。其中：

图1是根据本申请的一些实施例所示的按键信息处理设备的系统框图；

图2是根据本申请的一些实施例所示的按键信息处理设备的电路图；

图3-图7是根据本申请的一些实施例所示的按键信息处理设备中检测电极的示意图；

图8-图10是根据本申请的一些实施例所示的按键信息处理设备中触发电极的示意图。

附图标记列表

100-滤波电路

200-稳压电路

300-系统振荡电路

400-时序计算器电路

500-电容测量电路

600-电容差计算电路

700-按键有效&时序控制电路

800-输出驱动电路

900-按键信息发生单元

910-检测电极

920-触发电极

921-中空锥形台

922-导电硅胶层

923-硅胶底层

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

相反，本申请涵盖任何由权利要求定义的在本申请的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本申请有更好的了解，在下文对本申请的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本申请。

为了更清楚地说明本申请的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。应当理解，给出这些示例性实施例仅仅是为了使相关领域的技术人员能够更好地理解进而实现本申请，而并非以任何方式限制本申请的范围。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。“多个”的含义是两个或两个以上。“至少一个”表示一个或一个以上。“第一”、“第二”、……等用于区分作用，并非表示数量。

本申请的一个方面公开了一种按键信息处理设备。如图1、图2所示，该按键信息处理设备可以包括滤波电路100、稳压电路200、系统振荡电路300、时序计算器电路400、电容测量电路500、电容差计算电路600、按键有效&时序控制电路700，以及输出驱动电路800。其中，滤波电路100分别与稳压电路200和电容测量电路500电连接。稳压电路200与系统振荡电路300电连接。系统振荡电路300分别与时序计算器电路400、电容差计算电路600和按键有效&时序控制电路700电连接。时序计算器电路400与电容测量电路500电连接。电容差计算电路600和按键有效&时序控制电路700分别与输出驱动电路800电连接。

上述电路负责测量和处理非接触式按键中检测电极上的电容值，最终输出为可以直接使用的电信号。上述电路在刚上电时，立刻测量当前检测电极之间的电容值，并记录为初始化电容；之后，上述电路会持续采样检测电极之间的电容值，并将当前时刻的电容值与初始化电容做差值运算，差值大于阀值就认为有按键动作，输出正确的按键信号。从而通过检测检测电极之间的电容变化，从而判断是否有按键操作。

上述电路工作时能自适应性当前环境，在检测电极受到干扰时，能够滤除干扰信号，输出正确的按键信号。另外，上述电路设计有宽工作电压，能满足各种应用场景。此外，为了节省功耗，上述电路运行在低功耗模式，检测到有电容差值后可以切换至全速模式，直到按键触摸释放一段时间后，再返回低功耗模式。

在一些实施例中，还可以设置电容变化有效值，来设定按键行程的某个高度有效，以此来设置按键的灵敏度。例如，可以通过改变所述阀值来调整按键的灵敏度。

进一步的，该按键信息处理设备还可以包括按键信息发生单元900。按键信息发生单元900与滤波电路100电连接。

在一些实施例中，按键信息发生单元900可以包括至少两个检测电极910和触发电极920。

检测电极的数量至少为两个。但在具体实施过程中，可以根据使用环境和灵敏度需求使用更多数量的检测电极，例如可以采用3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个或者更多。

在安装状态下，至少两个检测电极910之间能够形成为电容。并且，至少两个检测电极910与滤波电路100电连接。具体的，检测电极由两片或者两片以上组成，使用导体材料(如金属)制成。两个检测电极之间形成电容值。导体靠近或远离两个检测电极时，会改变两个检测电极之间的电容值。

检测电极的形状影响按键的使用效果，检测电极可以优化设计为平面型，分为2片或者多片组合而成，按键的寿命和灵敏度最优。优选的，检测电极可以直接使用印刷电路板、碳膜线路板、导电薄膜等。其具体结构如图3-图7所示。

触发电极920至少可以覆盖2个及以上的检测电极910，并且触发电极920能够相对于检测电极100移动，从而改变至少两个检测电极910之间的电容值。

在一些实施例中，触发电极920可以采用导电材料制成，并且不需要接入电路中。

示例性的，触发电极920可以是由金属材料制成的呈弧形片状结构的导电体。在使用状态下，呈弧形片状结构的触发电极920能够覆盖至少两个检测电极910。例如，触发电极920可以采用锅仔片，如图10所示。锅仔片是金属片，铁锅倒扣的形状。按下锅仔片时有段落感。在使用状态下，锅仔片需要覆盖至少两个检测电极。

示例性的，触发电极920可以是呈圆锥螺旋弹簧或塔型弹簧结构，如图8所示。具体的，呈圆锥螺旋弹簧或塔型弹簧结构的弹簧上头窄，下头宽，采用导电(如金属)的材质。按下弹簧时没有段落感。在使用状态下，呈圆锥螺旋弹簧或塔型弹簧结构的触发电极920能够覆盖至少两个检测电极910。

示例性的，触发电极920可以包括由硅胶或软质橡胶制成的中空锥形台921和导电硅胶层922。导电硅胶层922设置于中空锥形台921顶部。进一步的，中空锥形台921底部设置在硅胶底层923上。具体的，中空锥形台921可以呈碗型，中空结构，顶层为平头，其倒扣在硅胶底层923上。导电硅胶层922设置在顶层底部，如图9所示。按下硅胶时带有段落感。在使用状态下，导电硅胶层922能够覆盖至少两个检测电极910。

通过使用导电硅胶，弹簧或锅仔片作为触发电极，用于设置不同的按键手感，适用于不同的用户使用习惯和使用环境。

在一些实施例中，触发电极920、检测电极910可以使用普通的轻触开关替代。在使用状态下，轻触开关与滤波电路100电连接。具体的，轻触开关的两端都接入滤波电路100电路。滤波电路100能够检测开关内部电极之间的电容值，判断是否有按键动作。这样能够增加轻触按键的灵敏度，延长使用寿命。

包括上述按键信息发生单元900不需要改变现有的生产工艺，用现在的生产工艺就能轻松组装。另外，按键的手感与传统的按键无异，而且灵敏度比传统按键更高，使得按键的体验更好。

本申请的另一个方面公开了一种按键信息处理方法。该按键信息处理方法可以主要包括：

步骤s1：信号处理电路采集检测电极之间的电容值，并记录为初始化电容值；

步骤s2：信号处理电路持续采样检测电极之间的电容值，并将当前时刻的电容值与步骤s1中采集的初始化电容值做差值运算；

步骤s3：信号处理电路判断步骤s2中差值运算的结果是否大于阀值；

步骤s4：若步骤s3中的判断结果为是，则信号处理电路输出按键信号；

其中，信号处理电路滤波电路100、稳压电路200、系统振荡电路300、时序计算器电路400、电容测量电路500、电容差计算电路600、按键有效&时序控制电路700，以及输出驱动电路800；

滤波电路100分别与稳压电路200和电容测量电路500电连接；

稳压电路200与系统振荡电路300电连接；

系统振荡电路300分别与时序计算器电路400、电容差计算电路600和按键有效&时序控制电路700电连接；

时序计算器电路400与电容测量电路500电连接；

电容差计算电路600和按键有效&时序控制电路700分别与输出驱动电路800电连接。

在一些实施例中，还可以设置电容变化有效值，来设定按键行程的某个高度有效，以此来设置按键的灵敏度。例如，可以通过改变所述阀值来调整按键的灵敏度。

本申请实施例可能带来的有益效果包括但不限于：

本申请的按键信息处理设备通过检测和处理非接触式按键产生的电容变化信号，可以精确判读当前按键状态，输出正确的按键信号；另外，可以解决接触式按键设计使用寿命不长的问题。此外，还可以通过改变阀值来调整按键的灵敏度。

需要注意的是，本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

另外，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。