专利名称：一种用于电容式触摸按键的rc振荡器电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种RC振荡器，具体是一种用于电容式触摸按键的RC振荡器电路。
背景技术：
触摸式按键由于具备方便易用、时尚且成本较低的优势，目前越来越多的电子产品开始从传统的机械按键转向触摸式按键。早期采用较多的是电阻式触摸按键，电阻式触摸按键利用压力感应进行触点检测控制，需要直接应力接触，通过检测电阻来定位触摸位置，它通过多块导电薄膜按照按键的位置印制而成，由于其价格低廉曾具有一定的市场占有率，但由于导电薄膜的耐用性较低、透光性较差，所以，电阻式触摸式按键目前已渐渐淡出市场。为克服电阻式触摸按键的不足，电容式触摸按键受到了广泛应用。电容式触摸按键电路相对简单，只需要一个微处理器和一些外围电路就可实现对按键的触摸检测和控制。 目前市场上存在多种电容式触摸传感测量技术，采用较多的是测量经人手指触摸产生额外电容而改变的频率或占空比，也有采用测量电荷平衡或是充电上升及下降时间。上述测量方法无论在精度、抗干扰性还是在可靠性方面均有一定的缺陷。又如申请号为201020300121. 5 (授权公告号为CN201594815U)的中国实用新型专利公开了一种电容式触摸按键电路，如图1所示，集成电路的PWM端口与二极管Dl和电阻Rl相连，且二极管Dl和电阻Rl并联。二极管Dl与电阻Rl的另一端和弹簧脚K的一侧相连，弹簧脚K的另一侧连接有二极管D2和电阻R2，二极管D2和电阻R2也采用并联的方式，二极管D2和电阻R2的另一端通过接地的电容Cl和RC滤波电路与集成电路的A/D端口相连。本实用新型的工作过程如下集成电路的PWM 口输出一定频率的方波信号，当处于信号的正半周时，电路通过Rl、D2对电容Cl充电；当处于信号的负半周时，通过R2、Dl放电；由于电路的完全对称性，因此充放电的时间相同；当人体触摸按键上的弹簧时，相当于在弹簧脚K处接一等效电容，使原来的充电时间延长，也就改变了电容Cl端的电位，进而使电容C2端的电压改变，而集成电路的A/D端口根据检测到的电压变化来判断按键是否被触摸过。虽然该实用新型能有效地检测触摸按键是否被触摸过，且电路结构较为简单，但是电路的抗干扰能力较差，检测精度也有待提高
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提出一种结构简单、可靠性和检测精度均较高的用于电容式触摸按键的RC振荡器电路。本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为该用于电容式触摸按键的 RC振荡器电路，包括反馈电阻和感应电容，其特征在于所述的RC振荡器电路还包括第一比较器、第二比较器和SR锁存器，所述第一比较器的同向输入端连接第一参考电压，所述第二比较器的同向输入端连接与前述第一参考电压大小不同的第二参考电压，所述第一比较器的输出端经反向后与所述SR锁存器的S输入端相连，所述第二比较器的输出端与所述SR锁存器的R输入端相连，所述SR锁存器的0输出端与所述反馈电阻的一端相连，所述反馈电阻的另一端经所述感应电容后接地线，该反馈电阻的另一端还同时与所述第一比较器和第二比较器的反向输入端相连。优选地，所述的第一参考电压和第二参考电压均为多档位可调电压。这样，通过调节第一参考电压和第二参考电压的值，可调节RC振荡器的振荡周期。作为上述方案的进一步改进，所述第二参考电压由所述的直流电源分压而来，所述的直流电源依次经相互串联的第一分压电阻和第二分压电阻后接地线，所述第二分压电阻并联有一旁路电容，所述第一分压电阻与第二分压电阻相连一端的电压即为所述的第二参考电压。所述旁路电容起到交流滤波的作用，用来滤除来自电源的高频噪声，使输出的第二参考电压为稳定的直流电压。与现有技术相比，本实用新型的优点在于该RC振荡器电路使用两个带SR锁存器的比较器对感应电容进行充电或放电，电路的整体结构较为简单、成本较低，且可靠性较高；此外，感应电容两端的电压直接输入到第一比较器和第二比较器的反向输入端上，使得电路的检测精度较高。
图1为现有技术中的一种电容式触摸按键电路；图2为本实用新型实施例中RC振荡器电路图；图3为电容式触摸按键的电容图解说明一；图4为电容式触摸按键的电容图解说明二 ；图5为电容式触摸按键的电容图解说明三。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。如图3至图5所示，手指未触摸按键时，电路与地之间存在标称电容Cp，当手指触摸到按键时，界面-手指-地之间产生一个与该标称电容(；相并联的触摸电容Cf，此时总电容为Cp+Cf，从而使RC充放电回路中总电容增大，RC振荡器的RC时间常数相应增大。由RC 振荡器原理可知，RC时间常数增大，充放电周期变长，振荡器频率相应变小，所以，通过检测充放电周期或频率的变化，就可以检测触摸动作。如图2所示，RC振荡器电路包括第一比较器C1、第二比较器C2、SR锁存器、反馈电阻队及感应电容Cs。本实施例中，第一参考电压VMfl的电压值大小设定为直流电源Vdd电压值的2/3。 第二参考电压VMf2由第一分压电阻&和第二分压电阻民分压而得，具体分压电路为直流电源Vdd依次经相互串联的第一分压电阻&和第二分压电阻R3后与地线Vss相连，且在第二分压电阻R3旁并联有旁路电容(；。旁路电容C；起到交流滤波的作用，用来滤除来自直流电源Vdd的高频噪声，使输出的第二参考电压Vref2为稳定的直流电压。其中，第一分压电阻& 的大小设定为3K，第二分压电阻R3的大小设定为1K，旁路电容C；的大小设定为lOOOpF，由此可知，第二参考电压VMf2的电压值大小为直流电源Vdd电压值的1/4。该RC振荡器的内部电路结构为第一比较器C1的同向输入端连接第一参考电压Vrefl，第二比较器C2的同向输入端连接第二参考电压Vref2，第一比较器C1的输出端经反向后与SR锁存器的S输入端相连，第二比较器C2的输出端与SR锁存器的R输入端相连。 作为该RC振荡器外部电路的重要部分，RC充放电回路包括反馈电阻R1和感应电容Cs，其中，反馈电阻礼的一端与SR锁存器的输出端ρ相连，反馈电阻R1的另一端经感应电容Cs后接地线，该反馈电阻R1的另一端还同时与第一比较器C1和第二比较器C2的反向输入端相连。整个RC振荡器电路的工作原理如下第一比较器C1的同向输入端设定为充电的上限电压，大小为直流电源Vdd电压值的2/3，第二比较器C2的同向输入端设定为充电的下限电压，大小为直流电源Vdd电压值的1/4。当感应电容Cs两端的电压低于充电的下限电压时，第一比较器C1经反向后输出低电平，第二比较器C2输出高电平，由于第一比较器C1的反向输出端与SR锁存器的S输入端相连，第二比较器C2的输出端与SR锁存器的R输入端相连，且SR锁存器的输出端配置为ρ，所以，SR锁存器的ρ输出端的输出电压V。ut为高电平， 此时，输出电压V。ut大于感应电容Cs两端的电压，SR锁存器的&输出端通过RC充放电回路对感应电容Cs进行充电。反之，当感应电容Cs两端的电压高于充电的上限电压时，第一比较器C1经反向后输出高电平，第二比较器C2输出低电平，经SR锁存器后输出电压V。ut就为低电平，此时，输出电压V。ut小于感应电容Cs两端的经SR锁存器后输出电压V。ut就为低电平，此时，输出电压V。ut小于感应电容Cs两端的电压，感应电容Cs通过RC充放电回路进行放电。从下限电压充电到上限电压，然后经放电后重新回到下限电压的时间，即为RC振荡器的振荡周期。当感应电容Cs两端的电压处于充电的上限电压与下限电压之间时，RC振荡器将保持前一个充电或放电的状态。RC振荡器电路的充放电速率由RC时间常数确定，本实施例中，RC充放电回路中的反馈电阻R1取120k Ω，当反馈电阻R1的值设定后，充放电速率便只与感应电容Cs的值有关。由于感应电容Cs会随着手指触摸按键而增大，RC时间常数也相应增大，最终使RC振荡器的振荡频率降低。所以，利用测量频率的方法可判断触摸按键是否按下。当上述RC振荡器电路应用时，可以采用PIC单片机作为频率检测处理器对外部的触摸按键进行判断监控。其具体工作原理为首先通过感应电容Cs发出振荡信号，使用PIC 单片机内部定时器一 TimerO对振荡脉冲进行计数，在固定测量周期结束时，对上述计数值进行读取，然后由该计数值计算出相应的频率，最后，判断当前的频率值是否低于手指未触摸按键时求取的频率的平均值，若当前频率值低于此前手指未触摸按键时的频率平均值， 则认为按键按下，若当前频率值与此前的频率平均值相同，则认为按键未被按下。
权利要求1.一种用于电容式触摸按键的RC振荡器电路，包括反馈电阻(R1)和感应电容(Cs)， 其特征在于所述的RC振荡器电路还包括第一比较器(C1)、第二比较器(C2)和SR锁存器， 所述第一比较器(C1)的同向输入端连接第一参考电压(VMfl)，所述第二比较器(C2)的同向输入端连接与前述第一参考电压(Vrefl)大小不同的第二参考电压(VMf2)，所述第一比较器 (C1)的输出端经反向后与所述SR锁存器的S输入端相连，所述第二比较器(C2)的输出端与所述SR锁存器的R输入端相连，所述SR锁存器的&输出端与所述反馈电阻(R1)的一端相连，所述反馈电阻(R1)的另一端经所述感应电容(Cs)后接地线(Vss)，该反馈电阻(R1)的另一端还同时与所述第一比较器(C1)和第二比较器(C2)的反向输入端相连。
2.根据权利要求1所述的用于电容式触摸按键的RC振荡器电路，其特征在于所述的第一参考电压(U和第二参考电压(Vref2)均为多档位可调电压。
3.根据权利要求1或2所述的用于电容式触摸按键的RC振荡器电路，其特征在于所述第二参考电压(Vref2)由所述的直流电源(Vdd)分压而来，所述的直流电源(Vdd)依次经相互串联的第一分压电阻(R2)和第二分压电阻(R3)后接地线(Vss)，所述第二分压电阻(R3) 并联有一旁路电容0；)，所述第一分压电阻(R2)与第二分压电阻(R3)相连一端的电压即为所述的第二参考电压(U。
专利摘要一种用于电容式触摸按键的RC振荡器电路，包括反馈电阻和感应电容，其特征在于还包括第一比较器、第二比较器和SR锁存器，第一比较器的同向输入端连接第一参考电压，第二比较器的同向输入端连接与前述第一参考电压大小不同的第二参考电压，所述第一比较器的输出端经反向后与SR锁存器的S输入端相连，所述第二比较器的输出端与SR锁存器的R输入端相连，所述SR锁存器的输出端与反馈电阻的一端相连，反馈电阻的另一端经感应电容后接地线，该反馈电阻的另一端还同时与第一比较器和第二比较器的反向输入端相连。本实用新型使用两个带SR锁存器的比较器对感应电容进行充电或放电，电路的整体结构较为简单、成本较低，且可靠性和检测精度较高。
文档编号H03K3/011GK202068387SQ20112006969
公开日2011年12月7日 申请日期2011年3月14日 优先权日2011年3月14日
发明者吴高鸿, 汤维峰 申请人:宁波信泰机械有限公司