基于压电效应的按键输入装置和电子设备的制造方法_2

文档序号:9068890阅读:来源:国知局
若矩形波信号的脉宽?Υ不满足该条件,则判定该矩形波信号为无效矩形波信号,该矩形波对应的当次按压按键为无效按键,视为非正常按压按键产生干扰信号,例如,为抖动产生的按压而产生的信号或按键面板受到暴雨冲刷、阵强风吹、人为无意敲击产品、重型设备移动工作或爆破时带来的地面振动等因素产生的按压而产生的信号,微控制器300输出与有效矩形波信号对应按键的键值。
[0035]该基于压电效应的按键输入装置,通过利用压电材料的压电效应,采用压力形变变化量的检测方式实现按键功能,所以触摸的按压力度相对机械按键更小,并且相对于传统的机械按键具有无机械触点,无磨损,无电火花产生,使用寿命明显延长的优点。因无机械触点所以按键盘表面可做成一体化面板,因而可以有效解决面板不能防尘、防水、防各类油污的侵入的问题。按键面板既可采用金属材质的面板材料,也可采用绝缘性质的面板材料。该按键输入装置通过微控制器在接收到有效脉冲信号时输出对应按键的键值,能够滤除各种抖动干扰和环境震动干扰,从而实现按键的精确输入。
[0036]上述基于压电效应的按键输入装置为单个按键,在另一种实施方式中,基于压电效应的按键输入装置可具有多个按键,如图4所示。
[0037]该基于压电效应的按键输入装置包括多个按键101以及与每个按键对应连接的电压比较器200。多个按键会有用户连续按键的情况。
[0038]微控制器300还用于在预定时间内接收到连续的有效矩形波信号时,判断连续有效矩形波之间的时间间隔是否大于或等于第三阈值,若是,则输出与连续有效矩形波信号对应按键的键值。
[0039]微控制器还设有第三阈值T3,当微控制器300在预定时间内接收到连续的有效矩形波信号时,判断连续有效矩形波之间的时间间隔Th是否满足条件:TH> T3,若是,则连续有效矩形波信号对应的按键都为有效按键,视为人为主动按下的多次按键操作。微控制器300输出与连续有效矩形波信号对应按键的键值。
[0040]若连续有效矩形波之间的时间间隔Th不满足条件:T Τ3,则判定前一个有效矩形波信号对应的按键为有效按压按键,后一个有效矩形波信号对应的按键为无效按压按键,微控制器300输出与前一个有效矩形波信号对应按键的键值。
[0041]上述的基于压电效应的按键输入装置,通过设定TH彡Τ3这个条件,只有连续有效矩形波信号的时间间隔满足该条件,即,连续有效按键的时间间隔满足该条件时,才输出连续有效矩形波对应按键的键值。从而能够降低连续按键时误触发的机率,并可间接的提高触摸按压力度和响应灵敏度。第三阈值Τ3取值可在80mS?120mS (毫秒)之间,具体取值可根据产品实际要求情况进行选取适当的值。
[0042]在具体的实施方式中,请继续参阅图4,电压比较器200的输出端连接上拉电阻R,电压比较器200的第一输入端为同相输入端,与压电材料的正极连接,第二输入端为反相输入端,用于输入参考电压,电压比较器在第一电压大于参考电压时输出高电平,在第一电压小于参考电压时输出低电平。
[0043]每个电压比较器200的输出端连接上拉电阻,上拉电阻与电源连接,常态下,各按键对应的线路稳定输出高电平。
[0044]当压电材料在外力按压按键时产生第一电压,电压比较器200的同相输入端与压电材料连接输入第一电压,电压比较器200的反相输入端输入参考电压,电压比较器200在常态输出高电平,且在外力按压按键时的第一电压大于参考电压时输出高电平,当外力按压按键时的第一电压小于参考电压时输出低电平,经过电压比较器的信号整形与电平转换,输出波形规则变化的矩形波。
[0045]输出的矩形波请参阅附图5,未按压按键和按键力度不够时,电压比较器200输出的均为高电平,如①区的波形,在按压力度足够时输出低电平,如②、③、④和⑤区的波形。如②区的波形,由于矩形波的脉宽?Υ不满足Tl < T Τ2,因此,当次按压按键视为无效按键。如③区的波形,由于矩形波的脉宽?Υ满足Tl < Τ2,因此,当次按压按键视为有效按键。如④区的波形,由于连续有效矩形波的时间间隔不满足ΤΗ>Τ3,因此,只响应前一个有效矩形波对应的按键。如⑤区的波形,由于连续有效矩形波的时间间隔满足Th多Τ3,因此,分别响应前后两个有效矩形波对应的按键。
[0046]本领域技术人员在上述实施方式的基础上,也可做出适当变通,例如,使各按键对应的线路在常态下稳定输出低电平,电压比较器的反相输入端与压电材料连接输入第一电压,电压比较器200的同相输入端输入参考电压,电压比较器200在常态输出低电平,在外力按压按键时的第一电压大于参考电压时输出低电平,在外力按压按键时的第一电压小于参考电压时输出高电平,经过电压比较器的信号整形与电平转换,输出波形规则变化的矩形波。
[0047]在另一种实施方式中,请继续参阅图4,压电材料的正极连接第四电阻R4—端,第四电阻R4的另一端分别连接第一电容Cl的一端、第一电阻Rl的一端以及电压比较器的同相输入端,第一电容Cl的另一端和第一电阻Rl的另一端接地。
[0048]第一电容Cl和第一电阻Rl用于调整按键的按压触发力度,根据产品选用的压电材料的性能参数、面板材质及厚度、产品整体壳体的结构等选用适当取值的第一电容Cl和第一电阻R1,使用适当力度按压按键就能产生有效的矩形波信号,避免较大力度才能触发产生有效矩形波信号使得按键按压难度大,同时避免较小力度就能触发产生有效矩形波信号使按键易受外界干扰。因此,通过第一电容Cl和第一电阻Rl能硬件消抖滤除频率较高的无效干扰信号,以减小微控制器的处理量,而通过将压电材料的负极、第一电阻Rl和第一电容Cl接地处理,能够实现低成本的静电保护作用。
[0049]第一电阻Rl的取值范围为:100ΚΩ (千欧)?5ΜΩ (兆欧),第一电容Cl的取值范围为:102?104pF(皮法),第四电阻R4的取值范围为:1ΚΩ?100ΚΩ。在其它实施方式中,第四电阻R4也可取消,压电材料的正极直接连接第一电容Cl的一端、第一电阻Rl的一端以及电压比较器的同相输入端。
[0050]在另一种实施方式中,请继续参阅图4,该按键输入装置还包括参考电压设定电路201,电压比较器200的第二输入端连接参考电压设定电路201输入参考电压,参考电压设定电路包括第二电阻R2、第三电阻R3和第二电容C2,电压比较器的反相输入端分别连接第二电容C2、第二电阻R2和第三电阻R3的一端,第二电阻R2的另一端连接电源,第三电阻R3和第二电容的另一端接地。
[0051]参考电压设定电路201采用电阻分压式来调整需要的参考电压值。参考电压设定电路201包括第二电阻R2、第三电阻R3和第二电容C2,第二电阻R2、第三电阻R3组成电阻分压的方式来调整需要的参考电压值Vref,第二电容C2主要是起滤波、稳定参考电压Vref直流电平的作用,第二电容C2在一定程度上能保证参考电压Vref的电平值稳定不易波动。参考电压值Vref的设定,主要是为电压比较器的反相输入端提供一个参考电压值。参考电压Vref加在所有电压比较器的反相输入端,各电压比较器的同相输入端则作为按键信号输入端。
[0052]在无按键触发时,各电压比较器的同相输入端会有一个固定静态直流电压Vin,此值会跟随第一电阻Rl的阻值而变化,阻值越大,Vin电压值越大,但Vin最大不会超过350?400mV(毫伏)左右,因而参考电压值Vref设定的值一定会比Vin值要更小。因在无按键信号时同相端的信号Vin值一直会大于参考电压Vref的电平值,因而各电压比较器输出端口在上拉电阻R的上拉作用下会保持输出高电平。因电压比较器是开集输出的,所以需要加上拉电阻,阻值一般可选在3K?1K之间。上拉的电源,视微控制器的需要的电平值而定。
[0053]请参阅读6和图7,图6为电压信号输入电压比较器之
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