潮湿环境下电容式触摸按键的识别方法与流程

1.本发明属于触摸按键技术领域，具体涉及一种潮湿环境下电容式触摸按键的识别方法。


背景技术：

2.电容式触摸按键感测部分可以放置到任何绝缘层(通常为玻璃或塑料材料)的后面，很容易制成与周围环境相密封的键盘，从而外观更加简洁、时尚，不需要人体直接接触金属，可以彻底消除安全隐患，使用更加方便。
3.电容触摸按键具有一系列高附加值的功能特点，包括定制背光功能、离散按钮、直线滑块，以及转轮。电容式触摸按键没有任何机械部件，不会磨损，有更长的使用寿命，从而减少后期维护成本，在家用电器、触摸屏手机和平板等领域得到了广泛的应用。但是电容式触摸测原理是检测按键部分的电容变化，采样基础电容值和手指按下时的电容值进行比较，基础电容本身较小，通常为pf级。当在潮湿的环境中使用，凝结在键盘上的水珠、水滴或者大片的水迹，都会引起键盘电容值的变化，从而造成误操作或正常的手指按键不能准确的识别。


技术实现要素：

4.鉴于以上存在的问题，本发明提供一种潮湿环境下电容式触摸按键的识别方法，用于在潮湿环境下准确识别按键。
5.为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
6.一种潮湿环境下电容式触摸按键的识别方法，包括：
7.在按键定时中断程序中，执行按键识别，当最新采样电容值与更新后的基准线之差的绝对值大于按键动作阈值时，判定为有效按键；若水膜覆盖多个键盘，立即更新基准线；若水滴附着在单个按键上，则缓慢更新基准线。
8.优选地，水膜覆盖多个键盘的判定条件为：最新采样电容值与附近按键电容值差值在设定范围内。
9.优选地，若水膜覆盖多个键盘，立即更新基准线后进一步包括根据基准线的计数值，提高分频器的分频倍数，使基准线不处于饱和状态。
10.优选地，分频倍数覆盖正常范围的2倍、4倍、8倍或16倍，通过软件设定分频器倍数，使基准线处于满幅的1/4～1/2区间。
11.优选地，水滴附着在单个按键上：当最新采样电容值与基准线的差值，小于按键识别动作阈值，同时大于噪声容限值，当重复的次数达到大于按键动作时间。
12.优选地，所述若水滴附着在按键上，缓慢更新基准线包括：当检测到基准线附近电容值波动，对应键盘上有水滴的情况，当采样次数大于设定值时，则每次采样的电容值，计算采样值和及基准线之间的差值diff＝rawdata-baseline，在基准线上累计，包括正负两个方向的累计，从而得到更新后的基准线。
13.采用本发明具有如下的有益效果：
14.(1)基准线动态自适应更新，针对不同的外届因素引起的电容变化，采用特定的算法，动态更新基准线。
15.(2)采样临近的电容按键基准电容值，与本次电容采样值比较，作为是否按键覆盖水膜的判断依据。当判断附近按键都处于水膜覆盖状态时，立即更新基准线。
16.(3)低频滚动时间窗口更新基准线，例如设定连续采样次数大于设定值，这个采样次数的时间一般设置为大于手指触摸的按键停留时间。
17.(4)根据基准线的位置，动态调整分频器的分频倍数，目标使基准线处于量程的中间位置，有效提高按键的检测灵敏度。避免由于采样电容值处于饱和状态，不能识别按键。以及基准线处于低位使检测灵敏度不足。同时可以检测不同覆水形状情况下，通过正向和反向的电容变化识别按键。
18.(5)基准线对于按键动作引起的变化不更新。对于识别为按键的动作，例如设定按键时间窗口的电容值变化，以及差值diff大于按键识别阈值的电容变化，基准线保持不变。
附图说明
19.图1为电容触摸按键的检测电路原理图；
20.图2为16位计数器对无手指触摸时和有手指触摸时的计数值示意图；
21.图3为本发明实施例的潮湿环境下电容式触摸按键的识别方法中自适应动态更新基准线的示意图；
22.图4为本发明实施例的潮湿环境下电容式触摸按键的识别方法中按键上有水滴时的处理示意图；
23.图5为本发明实施例的潮湿环境下电容式触摸按键的识别方法中按键上有大面积水膜时的处理示意图。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.参见图1，所示为电容触摸按键的检测电路原理图，电容触摸按键的检测原理是rc充电时间的变化实现的，其中最根本的原因是电容容量的变化。在周围环境不变的情况下，键盘和大地之间的电容是一个很微小的固定值，而人体和大地之间也存在着电容。当手指靠近触摸按键时，就相当于触摸按键与大地之间的电容并联了人体与大地之间的电容，从而使总电容容量变大。图示中1为恒流源，为按键电容提供恒定电流进行充电。2为键基础电容、手指触摸电容和水迹引起的叠加电容。3为放电开关，受控于比较器的输出，当键电容充电到参考电压时，开关闭合，电容放电。4为比较器，电容电压接到比较器的正端，当电容电压超过参考电压时，输出高电平。5为16位计数器，当检测到输入端为高电平时，根据输入时钟进行计数。6为分频器，对输入的clk时钟进行分频，分频器的输出频率决定了按键电容检测的灵敏度。参见图2为16位计数器对无手指触摸时和有手指触摸时的计数值，计数值和键
电容成正比关系，当无手指触摸时，计数值为基准线baseline，当有手指触摸时，计数值为计算采样值rawdata，采样值和及基准线之间的差的绝对值diff＝|rawdata-baseline|。
26.结合以上应用场景，本发明实施例提供了一种潮湿环境下电容式触摸按键的识别方法，包括：在按键定时中断程序中，执行按键识别，当最新采样电容值与更新后的基准线之差的绝对值大于按键动作阈值时，判定为有效按键；若水膜覆盖多个键盘，立即更新基准线；若水滴附着在单个按键上，则缓慢更新基准线。这里采样附近按键的个数和位置，可根据实际按键布局确定。有效按键值一般设定在满幅的1/4～1/2区间，判定水膜覆盖的设定值一般设定为满幅的1/6～1/4区间。当最新采样电容值与基准线的差值，小于按键识别动作阈值，同时大于噪声容限值，当重复的次数达到大于按键动作时间例如500ms时，认为水滴附着在按键上，这时缓慢更新基准信。如图3所示，如图所示，纵轴为表示基准线计数值，横轴表示不同环境和操作情况下基准线的随时间的变化。算法能够准确识别常规的手指触摸按键动作，手指按下和释放基准线不更新。当按键面板上有凝结的水滴时，基准线缓慢更新。当按键面板上有大面积水膜覆盖时，基准线快速更新。
27.当按键上有水滴时，按键电容的值会随之增大，变化幅度小于正常手指按键引起的电容变化值，并且小幅震荡，因而不会被程序判定为有效按键。但是若手指按键变化电容和水滴产生的电容相叠加，如果基准线不改变，就会造成误判。采用本发明实施例的算法，如图4所示，正常手指触摸按键时，基准线不变化。若水滴附着在单个按键上，则缓慢更新基准线包括：当检测到基准线附近电容值波动，对应键盘上有水滴的情况，当采样次数大于设定值时，则每次采样的电容值，计算采样值和及基准线之间的差值diff＝rawdata-baseline，在基准线上累计，包括正负两个方向的累计，得到更新后的基准线，从而提高按键检测的灵敏度和可靠性。水滴附着在单个按键上为：当最新采样电容值与基准线的差值，小于按键识别动作阈值，同时大于噪声容限值，当重复的次数达到大于按键动作时间。
28.当按键上有大面积水膜时，按键电容的值会随之显著增大，变化幅度可能大于正常手指按键引起的电容变化值，如果不加处理，水膜可能被判定为有效按键。同时正常手指按键引起的电容变化可能引起电容计数值的饱和，导致不能正确检测。如图5所示，根据本发明实施例的算法，同时监测附近按键电容值，当发现某一连续区域的电容值普遍偏高时，认为是水膜覆盖，即水膜覆盖多个键盘的判定条件为：最新采样电容值与附近按键电容值差值在设定范围内。此时立即更新基准线，并根据基准线的计数值，提高分频器的分频倍数，从而使基准线不处于饱和状态。分频倍数覆盖正常范围的2倍、4倍、8倍或16倍，通过软件设定分频器倍数，使基准线处于满幅的1/4～1/2区间。
29.通过以上设置的潮湿环境下电容式触摸按键的识别方法，基准线动态自适应更新，针对不同的外届因素引起的电容变化，采用特定的算法，动态更新基准线。避免了当在潮湿的环境中使用，凝结在键盘上的水珠、水滴或者大片的水迹，引起键盘电容值的变化，从而造成误操作或正常的手指按键不能准确的识别的问题。
30.应当理解，本文所述的示例性实施例是说明性的而非限制性的。尽管结合附图描述了本发明的一个或多个实施例，本领域普通技术人员应当理解，在不脱离通过所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种形式和细节的改变。