一种触摸按键与LED显示集成驱动电路的制作方法

一种触摸按键与led显示集成驱动电路
技术领域
1.本实用新型涉及触摸按键与led显示技术领域，特别涉及一种多触摸按键与led显示集成驱动电路。


背景技术：

2.由于电容触摸按键与机械按键相比，电容触摸按键具有更长的使用寿命，且外观便于多样化设计等优点，被广泛应用于人机交互系统。随着人机交互面板功能复杂度的增加，使得在单一面板内需要进行更多触控按键的选择和状态指示，也就需要集成更多的电容触摸按键和led，给多触控按键与led显示集成驱动电路提出了更高的要求。然而，现有的多触控按键与led硬件电路普遍依赖于微控制器i/o引脚，i/o引脚的数量决定了可以外扩触控按键与led灯的数量，致使驱动硬件电路复杂且可靠性偏差。


技术实现要素：

3.为了解决现有的多触控按键与led硬件电路普遍依赖于微控制器i/o引脚的问题，本实用新型提出了一种适应多触控与多led显示（或多数码管）需要的新型硬件驱动电路。
4.本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种触摸按键与led显示集成驱动电路，包括一个主控制器和至少一个从控制器，各从控制器与主控制器之间通过串行通讯实现数据交互，各从控制器的信号输出端分别连接led显示单元，各从控制器的控制端分别连接相应地触控单元，或者多个从控制器共同连接同一触控面板和同一led显示单元。
5.采用一个控制引脚多的从控制器与一个引脚少的从控制器，共同完成与主控制器的数据交互；或者，采用两个控制引脚相同的从控制器，共同完成与主控制器的数据交互。
6.所述的触控单元包括两个通道自校正电容式触控感应芯片u1和u2，单个通道自校正电容式触控感应芯片连接n路触控按键并检测，两个通道自校正电容式触控感应芯片共同连接2n路触控按键并检测，两个通道自校正电容式触控感应芯片共用同一iic通讯线，u1的asel引脚接低电平，u2的asel引脚接高电平，实现iic协议的地址选择。
7.所述触控单元的两个通道自校正电容式触控感应芯片u1和u2的csel引脚外接灵敏度调节电容。
8.两个通道自校正电容式触控感应芯片u1和u2的sda和scl引脚为与从控制器进行数据交互的通讯线，各从控制器通过检测两个通道自校正电容式触控感应芯片u1和u2的int的电平状态验证有无触控按键按下，当两个通道自校正电容式触控感应芯片u1和u2检测到按键按下后，将相应触控按下的键数据指令通过所述通讯线输送给从控制器。
9.led显示单元包括led驱动芯片ic1，它提供了16路led输出显示接口，各led输出显示接口直接接led灯或者数码管，各从控制器的输出控制端分别向led驱动芯片ic1的sclk和din输出显示指令。
10.在所述电路的电路板背面面板上且在各触控按键位置增设有触感弹簧，以增加了触摸感应高度，同时在各触感弹簧的中心有led发光二极管，各led发光二极管并接于相应
触控按键电路，各触感弹簧的外端对应于机壳表面按键图标位置。
11.本发明的有益效果：本实用新型采用主从式串行通讯方式，实现主控制器与多个从控制的数据交互，从而完成多触控面板协同工作的需要，能够解决多触控按键与led硬件电路普遍依赖于微控制器i/o引脚的问题，采用主从式扩展方式，极大拓展了对多触控与多led（或数码管）显示的需要。
12.对于从控制器来说，iic通讯仅需普通的i/o引脚即可实现通讯设置，使得从控制器可以根据实际使用触控需要进行多个触控单元的扩展，极大拓展了触控输入的数量，且成本较低，使得从控制器芯片类型的选择空间更大。
13.由于主控制器与从控制器实现串行主从式通讯，主控制器只需发送和接受指令，无需进行具体的数据处理，极大的提高主控制器的运行效率。从控制器作为多触控检测与多led（多数码管）显示的核心，能够更快地将触控指令传输给主控控制器，并根据主控制器反馈的结果实现led或数码管的显示。
附图说明
14.图1是驱动电路图。
15.图2是触控单元电路图。
16.图3是数码管动态显示电路图。
17.图4是led阵列的动态显示电路。
18.图5是带有触感弹簧的触控按键结构图。
具体实施方式
19.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
20.实施例1：一种多触摸按键与码管显示集成驱动电路，如图1所示。该驱动电路为多触摸与多led灯显示提供了一种简单的解决方案。各从控制器与主控制器之间通过串行通讯实现数据交互。可根据实际需要，可采用主从式串行通讯方式，实现主控制器与多个从控制的数据交互，从而完成多触控面板协同工作的需要。
21.采用主从式扩展方式，极大拓展了对多触控与多led（或数码管）显示的需要。此外，从控制器也可根据实际对触控与led灯（或数码管）的数量需求，灵活的选择从控制器的类型，避免多余i/o的浪费，从控制器仅需满足最低一个串口的要求，可以实现从控制器芯片的更多选择。
22.使用案例：可采用一个控制引脚多的从控制器与另一个引脚少的从控制器（此处的“引脚多”与“引脚少”仅涉及该处一个控制器与另一个控制器的引脚数量比较），共同完成与主控制器的数据交互；也可以采用两个控制引脚相同的从控制器，共同完成与主控制器的数据交互，这种方式有个好处是为电路板制作提供对称分布便利，芯片可替换性更好，减少了芯片的种类，便于维护。
23.从控制器发挥着对如图1所示的led显示单元与触控单元的检测与控制显示功能。触控单元采用两个通道自校正电容式触控感应芯片进行触控的输入检测，单个通道自校正电容式触控感应芯片可以完成11路触控按键的检测，两个通道自校正电容式触控感应芯片可共同完成对22路触控按键的检测。由于两个通道自校正电容式触控感应芯片共用iic通
讯线，为了在检测中区分两个通道自校正电容式触控感应芯片，通道自校正电容式触控感应芯片u1的asel引脚接低电平，通道自校正电容式触控感应芯片u2的asel引脚接高电平，实现iic协议的地址选择。对于从控制器来说，iic通讯仅需普通的i/o引脚即可实现通讯设置，使得从控制器可以根据实际使用触控需要进行多个触控单元的扩展，极大拓展了触控输入的数量，且成本较低，使得从控制器芯片类型的选择空间更大。
24.触控单元的电路，如图2所示。u1和u2的csel引脚分别通过电容与地连接，通过调节u1和u2的csel引脚外接电容的电容值，可以调节触控按键的灵敏度，外接电容值越小，灵敏度越高，当不接电容式灵敏度最高。
25.从控制器通过检测u1和u2中的int的电平状态，可以实现对有无触控按键按下的判断验证。当int的电平状态为高电平时，无按键按下；当int的电平状态为低电平时，有按键按下；可以实现对iic输出结果的验证，保证系统输出的正确稳定。u1和u2的sda和scl为与从控制器进行数据交互的通讯线。当检测到按键按下后，将相应触控按下的数据指令输送给从控制器。如图2中，u1和u2的各信号输入端分别通过相应电阻连接相应的按键。
26.如图3所示，为led显示单元对应的电路。ic1为led驱动控制专用电路芯片，它提供了16路led输出显示接口。led输出显示接口可以直接接led灯或者数码管。如3所示，为数码管动态显示的连接电路。以smg1为例，通过对数码管7、8引脚的位选控制，可以实现对应数码管的显示控制，smg2、smg3、smg4、smg5的控制功能类似。
27.从控制器通过ic1的sclk和din向ic1输出显示指令，并可实现16路led输出显示接口可同时实现对数码管与led阵列的动态显示控制。其中，led阵列的动态显示电路如图4所示。
28.为了使sclk和din通讯线上传输的数据可靠，采用r1、r2两个上拉电阻，c3、c4滤波电容，来消除外界高频干扰信号对数据传输的干扰。
29.基于上述电路，由于主控制器与从控制器实现串行主从式通讯，主控制器只需发送和接受指令，无需进行具体的数据处理，极大的提高主控制器的运行效率。从控制器作为多触控检测与多led（多数码管）显示的核心，能够更快地将触控指令传输给主控控制器，并根据主控制器反馈的结果实现led或数码管的显示。
30.实施例2：在实施例1基础上，在一个从控制器控制引脚不能满足实际触控与显示需求的情况下，可通过两个或多个从控制器共同完成对同一触控面板的触控与显示功能驱动要求。
31.实施例3：在实施例1基础上，该驱动电路不仅可以通过拓展从控制器来实现对多触控和多led（数码管）显示的数量要求，还可以通过选择从控制器（引脚数量）实现对对多触控和多led（数码管）显示的数量要求。主控制器与从控制器间仅需一个串口，对主控制和从控制器的芯片选择控制很大，一旦目前使用的芯片供应紧张，可替换产品很多，便于跟换与维护。
32.实施例4：在以上各实施例基础上，又在所述电路的电路板背面面板上且在各触控按键位置增设有触感弹簧，用以增加了触摸感应高度。如图5所示，进一步又在各触感弹簧的中心有led发光二极管，各led发光二极管并接于相应触控按键电路，各触感弹簧的外端对应于机壳表面按键图标位置。位于各触摸弹簧中间的led，起到触摸显示区域可以点亮的作用。
33.应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。