触摸判断装置和方法、触摸开关系统以及电子设备的制作方法
【专利摘要】本发明提供了触摸判断装置和方法、触摸开关系统以及电子设备，以至少克服现有的电容式触摸按键由于设计复杂而导致成本高的问题。触摸判断装置包括控制处理单元，控制处理单元包括：充电/放电及控制模块，用于定期地对传感单元进行充电操作，并在传感单元的端电压达到第一预定电压时对传感单元进行放电操作；采集模块，用于采集当传感单元的放电时间达到第一预设时间时的与传感单元有关的物理量；以及判定模块，用于基于采集模块采集的物理量与预设参考量之间的差来判定传感单元是否被触摸。触摸判断方法用于执行能够实现上述触摸判断装置的功能的处理。本发明的上述技术能够应用于信号处理与控制领域。
【专利说明】触摸判断装置和方法、触摸开关系统以及电子设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及信号处理与控制领域，尤其涉及一种触摸判断装置和方法、触摸开关系统以及电子设备。
【背景技术】
[0002]随着电子科学技术的发展，诸如豆浆机、电磁炉以及微波炉等电器被广泛地应用于人们的生活中。目前，这类电器中的绝大多数都采用了触摸按键来作为开关以及用于功能操作的选择。除此之外，目前在人们生活、工作的各个领域，包含这种触摸按键的设备也是随处可见。
[0003]针对于电容式触摸按键来说，其通常是通过检测触摸元件(例如触摸片)的电容的变化来判断触摸元件是否被触摸。当人体接触到触摸元件表面(或靠近到一定程度时)会使触摸元件的电容发生变化，若能通过一定途径直接或间接检测到这种电容变化，则能够实现触摸判断。
[0004]然而，目前现有的电容式触摸按键的设计通常较复杂(例如包含外围电路等)，其制作和设计成本往往较高。
【发明内容】
[0005]在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
[0006]鉴于现有技术的上述缺陷，本发明要解决的技术问题在于提供一种触摸判断装置和方法、触摸开关系统以及电子设备，以至少解决现有的电容式触摸按键由于设计复杂而导致成本高的问题。
[0007]为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，提供了一种触摸判断装置，该触摸判断装置包括控制处理单元，上述控制处理单元包括:充电/放电及控制模块，其被配置用于定期地启动充电模式，并在上述充电模式下对传感单元进行充电操作，以及在上述传感单元的端电压达到第一预定电压时从上述充电模式切换为放电模式，并在上述放电模式下对上述传感单元进行放电操作；采集模块，其被配置用于采集当上述传感单元的放电时间达到第一预设时间时的与上述传感单元有关的物理量；以及判定模块，其被配置用于基于上述采集模块所采集的物理量与预设参考量之间的差来判定上述传感单元是否被触摸。
[0008]根据本发明的另一个方面，还提供了一种触摸判断方法，该触摸判断方法包括:定期地启动充电模式，并在上述充电模式下对传感单元进行充电操作，以及在上述传感单元的端电压达到第一预定电压时从上述充电模式切换为放电模式，并在上述放电模式下对上述传感单元进行放电操作；采集当上述传感单元的放电时间达到第一预设时间时的与上述传感单元有关的物理量；以及基于所采集的物理量与预设参考量之间的差，判定上述传感单元是否被触摸。
[0009]根据本发明的另一个方面，还提供了一种触摸开关系统，该触摸开关系统包括用于感测接触的传感单元，还包括如上所述的触摸判断装置，该触摸判断装置被配置用于判定上述传感单元是否被触摸。
[0010]根据本发明的另一个方面，还提供了一种电子设备，该电子设备包括如上所述的触摸开关系统。
[0011]上述根据本发明实施例的触摸判断装置和方法、触摸开关系统以及电子设备，能够实现至少以下益处之一:电路设计较简单；以及成本较低。
[0012]通过以下结合附图对本发明的最佳实施例的详细说明，本发明的这些以及其他优点将更加明显。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]本发明可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，其中在所有附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或者相似的部件。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分，而且用来进一步举例说明本发明的优选实施例和解释本发明的原理和优点。在附图中:
[0014]图1A是示意性地示出传感单元未被触摸情况下的等效电路图。
[0015]图1B是示意性地示出传感单元上存在触摸的情况下的等效电路图。
[0016]图1C是RC电路放电电压随时间变化曲线。
[0017]图1D是示意性地示出根据本发明的实施例的触摸判断装置的一种示例结构的框图。
[0018]图2是示意性地示出根据本发明的实施例的触摸判断装置的另一种示例结构的框图。
[0019]图3是示意性地示出根据本发明的实施例的触摸判断装置的又一种示例结构的框图。
[0020]图4是示出根据本发明的实施例的触摸判断装置的一个具体应用示例的电路结构图的部分的示意图。
[0021]图5是示意性地示出根据本发明的触摸判断方法的一种示例性处理的流程图。
[0022]图6是示意性地示出用于确定第一预设时间的示例性处理步骤的流程图。
[0023]本领域技术人员应当理解，附图中的元件仅仅是为了简单和清楚起见而示出的，而且不一定是按比例绘制的。例如，附图中某些元件的尺寸可能相对于其他元件放大了，以便有助于提高对本发明实施例的理解。
【具体实施方式】
[0024]在下文中将结合附图对本发明的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。
[0025]在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
[0026]本发明的实施例提供了一种触摸判断装置，该触摸判断装置包括控制处理单元，上述控制处理单元包括:充电/放电及控制模块，其被配置用于定期地启动充电模式，并在上述充电模式下对传感单元进行充电操作，以及在上述传感单元的端电压达到第一预定电压时从上述充电模式切换为放电模式，并在上述放电模式下对上述传感单元进行放电操作；采集模块，其被配置用于采集当上述传感单元的放电时间达到第一预设时间时的与上述传感单元有关的物理量；以及判定模块，其被配置用于基于上述采集模块所采集的物理量与预设参考量之间的差来判定上述传感单元是否被触摸。
[0027]其中，在根据本发明的实施例的触摸判断装置的具体实现方式中，上述传感单元例如可以是触摸金属片或其他固体材料导体等。
[0028]在上述触摸判断装置中，当上述传感单元被外界(例如用户手指、电容式触摸笔等)触摸时，该传感单元的电容会发生改变。下文中，将主要以用户手指为例来对本发明的各个实施例进行描述，本领域的技术人员应当理解，这种描述不应当作为对本发明的实施例的限制，在其他实现方式中，对传感单元的触摸也可以是由其他能够引起该传感单元电容变化的对象所实施的，下文中将不再赘述。
[0029]本发明的基本原理可以用RC电路放电特性来解释。图1A是示意性地示出RC电路的等效电路图。如上文所述，在充电模式，上述充电/放电及控制模块对传感单元进行充电(图1A以及稍后将描述的图1B中省略了这部分，替代地，以V+来表示充电电压)，当充电结束后转至放电模式时，在传感单元未被触摸的情况下、传感单元可以等效成如图1A所示的RC电路,也即，可以等效成如图1A所不的等效电阻R等效和等效电容C等效。其中，在传感单元未被触摸的情况下，图1A中的等效电容为CP，在这种情况下，假设充电结束后等效电容上所充电压为5V，则其放电曲线形如图1C中的曲线S2。其中，图1C中的横轴为放电时间t，纵轴为放电阶段中等效电容(或等效电阻R#;&)在t时刻两端的电压U。用公式表达此时的放电特性为:
[0030]公式一 -Y = V ^它―"及等效C等效
tUO
[0031]其中，上式中的Vtl为初始放电电压，t表示放电时间，Vt表示放电时间为t时等效电容C 两端的电压。
[0032]然而，当充电/放电及控制模块从充电模式变为放电模式，也即，当充电结束后传感单元转至放电时，若此时传感单元被触摸，则其等效电路变为图1B所示结构。也即，当手指触摸到传感单元时，相当于在原有的电容CP上并联了一个电容CF，也即，等效电容变为了(CP+CF)。
[0033]由公式一可知，当C#a变大时，?也变大，因此在相同时刻t时的电压Vt则也变大了。于是，当传感单元上存在触摸时，其放电曲线形如图1C中的曲线SI。
[0034]需要注意的是，在图1A和图1B中，充电时K1闭合、K2打开，放电时则是K1打开、K2闭合。此外，图1中的G表示地线，G’表示大地。[0035]根据以上描述可知，在放电过程中的某时刻tl处，在传感单元未被触摸的情况下其两端电压(也即，等效电容上的电压)为如图1C所示的Vtl(U),在传感单元上存在触摸的情况下其两端电压则为如图1C所示的V(tl)。在上述根据本发明的实施例的触摸判断装置中，控制处理单元中的各模块则是基于Vtl(U)与V(tl)之间的差异来判断传感单元是否被触摸。也即，当Vtl(U)与V(tl)之间的差异高于一定值时，可以认为传感单元的电容发生了改变，从而判断传感单元上发生了触摸。其中，Vtl(U)与V(tl)的具体获得或设定方法将在下文的说明中进行描述。
[0036]此外，也可以通过基于在放电过程中的某时刻tl处在传感单元未被触摸情况下和被触摸情况下分别流经传感单元的电流之间的差异(或者其他物理量)，来判断传感单元是否被触摸，这是因为流经传感单元的电流与其端电压是成正比的，因此变化规律是类似的，故在此省略其详细描述。
[0037]需要说明的是，在图1A和图1B所示等效电路中，省略了电路中可能存在的其他部件，这是由于触摸动作所改变的主要是传感单元上的电容，因此本领域的技术人员应当理解，图1A和图1B并未示出电路中的所有结构。
[0038]下面结合图1D来详细描述根据本发明的实施例的触摸判断装置的一个示例。
[0039]图1D是示意性地示出根据本发明的实施例的触摸判断装置的一种示例结构的框图。如图1D所示，根据本发明的实施例的触摸判断装置100包括用于判断传感单元是否被触摸的控制处理单元120。其中，控制处理单元120包括充电/放电及控制模块121、采集模块122和判定模块123。
[0040]在如图1D所示的触摸判断装置100中，控制处理单元120中的充电/放电及控制模块121、采集模块122和判定模块123可以基于一系列处理来判断传感单元是否被触摸。
[0041]如图1D所示，在触摸判断装置100中，充电/放电及控制模块121可以定期地启动充电模式，并在充电模式下对传感单元进行充电操作。在传感单元的端电压达到第一预定电压时,充电/放电及控制模块121从上述充电模式切换为放电模式,并在放电模式下对上述传感单元进行放电操作。由此可知，充电/放电及控制模块121可以完成对传感单元的反复充放电的过程，并且在每次完成充电过程而尚未进行放电时，传感单元的端电压均为上述的第一预定电压(稍后将举例描述如何实现将传感单元充电至第一预定电压)，当进入放电模式后，在传感单元未被触摸和被触摸两种情况下，在同一放电时刻t时传感单元的端电压(或者流经传感单元的电流等物理量)将会不同。下文中，将传感单元的端电压(或者流经传感单元的电流等物理量)称为“与传感单元有关的物理量”。
[0042]根据上文所描述的原理可知，若能获得在同一放电时刻t时“与传感单元有关的物理量”分别在传感单元未被触摸和被触摸两种情况下之间的差异，则能够判断出传感单元是否被触摸。为了获得同一放电时刻t时“与传感单元有关的物理量”在上述两种情况下之间的差异，可以预先设置参考量(简称为预设参考量)。将上述预设参考量作为在传感单元未被触摸情况下在放电时刻t时“与传感单元有关的物理量”。其中，上述预设参考量的具体形式(例如是电压或是电流)可以根据下文所述的采集模块122所采集的物理量的具体形式来确定，预设参考量的获得或设定方法也将在下文中进行描述。
[0043]此外，如图1D所示，采集模块122用于采集每次当上述传感单元的放电时间达到第一预设时间时的与上述传感单元有关的物理量。[0044]其中，第一预设时间可以通过多种方式来确定，例如，可以根据经验值设定，或者通过试验的方法确定。在下文结合图2所进行的描述中，将给出用于确定该第一预设时间的一个可能方式。
[0045]在根据本发明的实施例的触摸判断装置的一个示例中，采集模块122可以采集如下信息中的至少一种来作为“当上述传感单元的放电时间达到第一预设时间时的与上述传感单元有关的物理量”:当传感单元的放电时间达到第一预设时间时传感单元的端电压；和/或当传感单元的放电时间达到第一预设时间时流经传感单元的电流。
[0046]此外，为了判定上述传感单元的端电压是否达到上述第一预定电压，在根据本发明的实施例的触摸判断装置的一种具体实现方式中，可以通过采集模块122来采集传感单元的端电压，以使得充电/放电及控制模块121可以实时地或根据需要来判定上述传感单元的端电压是否达到第一预定电压，进而判定是否进行模式切换。
[0047]在根据本发明的实施例的触摸判断装置的另一种具体实现方式中，也可以按照如下描述的方式来配置充电/放电及控制模块121，以判定上述传感单元的端电压是否达到上述第一预定电压。在该实现方式中，充电/放电及控制模块121在充电模式下以预定充电速度对传感单元进行充电，也即，每单位时间对传感单元所充电量是一定的。由此，在经过一定时间之后(换句话说，当上述充电操作的持续时间达到预设充电时间时)，充电/放电及控制模块121判定传感单元的端电压达到上述第一预定电压。
[0048]需要注意的是，上述两种具体实现方式旨在举例说明可以用于判定上述传感单元的端电压是否达到第一预定电压的方式，而不用于对其造成限定，其他可以用于判定上述传感单元的端电压是否达到第一预定电压的方式也可为本发明所利用，应当在本发明的保护范围内。
[0049]此外，如图1D所示，判定模块123可以用于基于上述采集模块122所采集的物理量与预设参考量之间的差来判定上述传感单元是否被触摸。
[0050]在一个例子中，若上述“当上述传感单元的放电时间达到第一预设时间时的与上述传感单元有关的物理量”包括“当传感单元的放电时间达到第一预设时间时传感单元的端电压”，则判定模块123可以基于上述“当传感单元的放电时间达到第一预设时间时传感单元的端电压”与预设参考电压(作为预设参考量的一个示例)之间的差来判定传感单元是否被触摸。例如，判定模块123可以在上述“当传感单元的放电时间达到第一预设时间时传感单元的端电压”与预设参考电压之间的差大于或等于第一预设阈值的情况下判定传感单元被触摸，以及在其他情况(也即上述差小于第一预设阈值的情况)下判定传感单元未被触摸。需要注意的是，在该例子中，上述“当传感单元的放电时间达到第一预设时间时传感单元的端电压”与预设参考电压之间的差为上述“当传感单元的放电时间达到第一预设时间时传感单元的端电压”减去预设参考电压所得到的差。
[0051]其中，在该例子中，可以根据经验值或通过试验测量的方式来获得上述预设参考电压。例如，在一个实现方式中，可以预先在已知传感单元未被触摸的情况下对传感单元进行充电和放电(充电至上述第一预定电压后开始放电)，在这次放电过程中测得“当传感单元的放电时间达到第一预设时间时传感单元的端电压”，来作为预设参考电压。又如，在另一个实现方式中，也可以在已知或未知传感单元是否被触摸的情况下，对传感单元进行多次的充放电(每次充电至上述第一预定电压后开始放电)，并在每次放电过程中测得“当传感单元的放电时间达到第一预设时间时传感单元的端电压”，在多次获得的多个上述端电压中，取其中最小的那个来作为预设参考电压。
[0052]在另一个例子中，若上述“当上述传感单元的放电时间达到第一预设时间时的与上述传感单元有关的物理量”包括“当传感单元的放电时间达到第一预设时间时流经传感单元的电流”，则判定模块123可以基于上述“当传感单元的放电时间达到第一预设时间时流经传感单元的电流”与预设参考电流(作为预设参考量的一个示例)之间的差来判定传感单元是否被触摸。例如，判定模块123可以在上述“当传感单元的放电时间达到第一预设时间时流经传感单元的电流”与预设参考电流之间的差大于或等于第二预设阈值的情况下判定传感单元被触摸，以及在其他情况(也即上述差小于第二预设阈值的情况)下判定传感单元未被触摸。需要注意的是，在该例子中，上述“当传感单元的放电时间达到第一预设时间时流经传感单元的电流”与预设参考电流之间的差为上述“当传感单元的放电时间达到第一预设时间时流经传感单元的电流”减去预设参考电流所得到的差。
[0053]其中，在该例子中，可以根据经验值或通过试验测量的方式来获得上述预设参考电流。例如，在一个实现方式中，可以预先在已知传感单元未被触摸的情况下对传感单元进行充电和放电(充电至上述第一预定电压后开始放电)，在这次放电过程中测得“当传感单元的放电时间达到第一预设时间时流经传感单元的电流”，来作为预设参考电流。又如，在另一个实现方式中，也可以在已知或未知传感单元是否被触摸的情况下，对传感单元进行多次的充放电(每次充电至上述第一预定电压后开始放电)，并在每次放电过程中测得“当传感单元的放电时间达到第一预设时间时流经传感单元的电流”，在多次获得的多个上述电流中，取其中最小的那个来作为预设参考电流。
[0054]此外，在其他例子中，若上述“当上述传感单元的放电时间达到第一预设时间时的与上述传感单元有关的物理量”同时包括“当传感单元的放电时间达到第一预设时间时传感单元的端电压”以及“当传感单元的放电时间达到第一预设时间时流经传感单元的电流”，则判定模块123可以采用在以上两个例子中描述的方式来判定传感单元是否被触摸。也即，在这种情况下，判定模块123可以在采集模块122所采集的“当传感单元的放电时间达到第一预设时间时传感单元的端电压”和“当传感单元的放电时间达到第一预设时间时流经传感单元的电流”中的任一个与其对应的预设参考量之间的差大于或等于其对应的预设阈值(第一或第二预设阈值)的情况下判定传感单元被触摸，以及在其他情况下判定传感单元未被触摸。
[0055]需要说明的是，上述第一和第二预设阈值可以根据经验值设定，也可以通过试验的方法来确定，在此不再赘述。
[0056]图2是示意性地示出根据本发明的实施例的触摸判断装置的另一种示例结构的框图。如图2所示，触摸判断装置200除了包括控制处理单元220之外，还包括设定单元230。其中，控制处理单元220包括充电/放电及控制模块221、采集模块222和判定模块223。需要说明的是，图2所示的触摸判断装置200中的控制处理单元220 (包括充电/放电及控制模块221、采集模块222和判定模块223)可以具有与上文中结合图1D所描述的触摸判断装置100中的对应单元或对应模块相同的结构和功能，并能够达到相类似的技术效果，这里不再赘述。此外，与图1D不同的是，触摸判断装置200中的设定单元230可以包括获得模块231和设定模块232。其中，获得模块231和设定模块232主要用于确定上述第一预设时间。
[0057]如图2所示，在利用如图2所示的获得模块231和设定模块232来确定上述第一预设时间的情况下，充电/放电及控制模块121还可以被配置成:在上述触摸判断装置启动初始或者当接收到输入的设定指令时，对上述传感单元进行预充电操作，以及在上述传感单元的端电压达到上述第一预定电压时对上述传感单元进行预放电操作。
[0058]在上述充电/放电及控制模块对上述传感单元进行预放电操作的过程中，获得模块231可以获得上述传感单元的端电压从上述第一预定电压下降至第二预定电压所消耗的放电时间，然后设定模块232可以将上述获得模块获得的放电时间确定为上述第一预设时间。
[0059]其中，上述第二预定电压可以根据经验值设定，也可以通过试验的方法确定。在一个例子中，第二预定电压可以是零到第一预定电压范围内的任意数值。
[0060]在一个优选例子中，第二预定电压可以是第一预定电压的1/3?2/3范围内的任意数值。也即，用Vltl表示第一预定电压，V2tl表示第二预定电压，则在该例子中，V20 e [VltA 2V10/3]。例如，可以将第二预定电压设为第一预定电压的一半，也即V2(i=V1(i/2。在以上优选例子中，在发生触摸和未发生触摸两种情况下，在由此设定的第一预设时间时所测得的上述传感单元的端电压或流经其的电流与对应的预设参考量之间的差异较显著，且放电时间适宜(不会过短，也不会过长)，从而容易测量和判断。
[0061]图3是示意性地示出根据本发明的实施例的触摸判断装置的又一种示例结构的框图。如图3所示，触摸判断装置300除了包括控制处理单元320之外，还包括更新单元。如图3所示，触摸判断装置300中的更新单元可以是第一更新单元340和第二更新单元350中的任一个。其中，触摸判断装置300中的控制处理单元320 (包括充电/放电及控制模块321、采集模块322和判定模块323)可以具有与上文中结合图1D所描述的触摸判断装置100中的对应单元或对应模块相同的结构和功能，并能够达到相类似的技术效果，这里不再赘述。此外，需要注意的是，触摸判断装置300也可以选择性地包括设定单元330，设定单元330的结构和功能例如可以与上文中结合图2所描述的设定单元230的结构和功能相同，并能够达到相类似的技术效果，这里不再赘述。
[0062]如上所述，触摸判断装置300可以包括第一更新单元340和第二更新单元350中的任一个。
[0063]在一个实现方式中，在触摸判断装置300包括第一更新单元340的情况下，第一更新单元340可以记录采集模块322所采集的物理量，并利用所记录的所有物理量来构建物理量集。此外，第一更新单元340还可以使用上述物理量集中的最小的那个物理量的值来替换对应的预设参考量的值，其中，上述替换例如可以定期地执行，和/或也可以在接收到更新指令时执行。需要说明的是，这里所说的更新指令例如可以由用户来输入。
[0064]举例来说，针对采集模块322所采集的“当传感单元的放电时间达到第一预设时间时传感单元的端电压”，第一更新单元340可以记录采集模块322所采集的这些端电压Vi (1=1,2,3,...)，并利用这些端电压来构建端电压集{Vi，i=l，2，3，...}(作为物理量集的一个示例)，其中，Vi表示每次所采集的“当传感单元的放电时间达到第一预设时间时传感单元的端电压”。在定期地和/或在接收到更新指令时，第一更新单元340使用端电压集{Vi, i=l, 2，3，...}中最小的那个电压值来替换预设参考电压的值，从而实现了对预设参考电压的更新。类似地，可以实现对预设参考电流的更新，这里省略其描述。需要说明的是，当采集模块322所采集的物理量既包括“当传感单元的放电时间达到第一预设时间时传感单元的端电压”，又包括“当传感单元的放电时间达到第一预设时间时流经传感单元的电流”时，可以结合采用以上描述的方式分别更新预设参考电压和预设参考电流，这里不再赘述。
[0065]在另一个实现方式中，在触摸判断装置300包括第二更新单元350的情况下，第二更新单元350可以在采集模块322所采集的物理量的值低于其对应的预设参考量的值的情况下，使用采集的上述物理量的值来替换其对应的预设参考量的值。
[0066]举例来说，在采集模块322每次采集到“当传感单元的放电时间达到第一预设时间时传感单元的端电压”时，第二更新单元350可以判断本次所采集的端电压是否低于预设参考电压:若是，则利用本次所采集的端电压来替换预设参考电压，实现对预设参考电压的更新；否则，不作处理。类似地，可以实现对预设参考电流的更新，这里省略其描述。此外，对于采集模块322所采集的物理量既包括“当传感单元的放电时间达到第一预设时间时传感单元的端电压”、又包括“当传感单元的放电时间达到第一预设时间时流经传感单元的电流”的情况可以根据以上描述获知，这里不再赘述。
[0067]通过以上描述可知，上述根据本发明的实施例的触摸判断装置，其通过检测在触摸单元放电过程中的特定放电时刻与触摸单元有关的一些物理量(例如触摸单元的断电压或流经触摸单元的电流等)，来判定触摸单元是否被外界触摸。其能够根据上述在触摸单元放电过程中的特定放电时刻与触摸单元有关的一些物理量，来确定触摸单元的电容是否发生变化，进而能够实现上述触摸判断。上述根据本发明的实施例的触摸判断装置，其所包含的各个组成模块例如可以集成在一个通用芯片中，不需要现有的电容式触摸按键通常所具有的外围电路，因此电路设 计较为简单，成本较低。
[0068]图4是示出根据本发明的实施例的触摸判断装置的一个具体应用示例的电路结构图的示意图。如图4所示，触摸判断装置400包括数据寄存部401、方向寄存部402、A/D输入禁止寄存部404、I/O输入判定部405、读信号控制部406、I/O输出判定部407、Α/D输出控制部409、I/O输出控制部410以及触摸金属片411。如图4所示，PDR表示数据寄存器，DDR表示方向寄存器，AIDR表示Α/D输入禁止寄存器。
[0069]在该应用示例中，触摸金属片411是传感单元的一个具体示例。上述各部件401~410则相当于图1D中的充电/放电及控制模块121。
[0070]如图4所示，可以首先通过方向寄存部402将I/O端口设为输出方向(能够经过I/O输出判定部407和I/O输出控制部410向触摸金属片411输出数据)，以及通过Α/D输入禁止寄存部404对Α/D模块(图4中未示出，Α/D模块与图4中的Α/D输出控制部409相耦接，其相当于图1D中的采集模块122)进行输入禁止操作，并打开Α/D输出控制部409中的开关K。
[0071]然后，通过数据寄存部401将I/O端口设为低电平，此时，I/O端口向触摸金属片411输出低电平，以加快触摸金属片411的放电速度,从而能够快速放干净触摸金属片411上的剩余电量。
[0072]然后，将触摸金属片411放电完毕后，通过数据寄存部401将I/O端口设为高电平，以对触摸金属片411进行充电操作。
[0073]待充电完成时(例如，经过20微秒的充电时间后)，通过方向寄存部402将I/O端口设为输入方向(也即，触摸金属片411向I/O端口输出)。此外，通过Α/D输入禁止寄存部404取消对Α/D模块的输入禁止操作，并通过I/O输入判定部405控制I/O端口禁止输入，并将Α/D输出控制部409中的开关K闭合，使得I/O端口上的信号(来自触摸金属片411)输入到Α/D模块(未示出)。在这种情况下，触摸金属片411能够依次经过I/O端口、I/O输入判定部405、读信号控制部406、数据寄存部401，再通过内部总线后经过一些线路连接到地(此部分未示出)，在该例子中，I/O输入判定部405、读信号控制部406、数据寄存部401以及连接到地之前的其他部分可以等效成一个电阻(也即，相当于图1A和图1B中的等效电阻R#;&)。然后启动A/D模块进行采样，以获得采样数据。利用采样数据，并通过一些滤波算法可以获得当触摸金属片411的放电时间达到第一预设时间(例如5微秒)时触摸金属片411的端电压V5。其中，滤波的过程可以采用现有的一些滤波算法，在此不再赘述。通过触摸判断装置400中的一个判定组件(图中未示出，例如可以集成在芯片中，该判定组件相当于图1D中的判定模块123)，判断端电压V5与预设的值V’5之间的差是否高于一定的值(例如IV)，若高于，则判定触摸金属片411被触摸，否则判定触摸金属片411未被触摸，返回继续执行下次充放电以及触摸判断。
[0074]需要说明的是，触摸判断装置400中的各组成部件仅作为示例，而不作为对本发明的限制，其中的各组成部件根据实际情况可以选择性设定或替换成具有相同功能的其他部件来实现。此外，需要注意的是，图4所示的电路图中仅示出了与本发明关系较大的部件，而省略了电路中可能存在的其他部件。
[0075]此外，本发明的实施例还提供了一种触摸判断方法，下面结合图5来描述上述触摸判断方法的一种示例性处理。
[0076]图5是示意性地示出根据本发明的触摸判断方法的一种示例性处理的流程图。
[0077]如图5所示，根据本发明的实施例的触摸判断方法的处理流程500开始于步骤S510，然后执行步骤S520。
[0078]在步骤S520中，定期地启动充电模式，并在充电模式下对传感元件进行充电操作，以及在传感元件的端电压达到第一预定电压时从充电模式切换为放电模式，并在放电模式下对传感元件进行放电操作。然后执行步骤S530。其中，步骤S520中所执行的处理例如可以与上文中结合图1D所描述的充电/放电及控制模块121的处理相同，并能够达到类似的技术效果，在此不再赘述。
[0079]在步骤S530中，采集当传感单元的放电时间达到第一预设时间时的与传感单元有关的物理量。然后执行步骤S540。其中，步骤S530中所执行的处理例如可以与上文中结合图1D所描述的采集模块122的处理相同，并能够达到类似的技术效果，在此不再赘述。
[0080]在步骤S540中，基于所采集的物理量与预设参考量之间的差，判定传感单元是否被触摸。然后执行步骤S550。其中，步骤S540中所执行的处理例如可以与上文中结合图1D所描述的判定模块123的处理相同，并能够达到类似的技术效果，在此不再赘述。
[0081]处理流程500结束于步骤S550。
[0082]此外，图6示出了用于确定上述第一预设时间的示例性处理步骤S61(TS630。其中，需要说明的是，步骤S61(TS630例如可以在步骤S510与步骤S520之间进行，或者也可以在处理流程500的执行过程中当接收到输入的设定指令时触发步骤S61(TS630，并在执行完步骤S630之后返回在执行步骤S61(TS630所处于处理流程500中的位置。[0083]如图6所示，在步骤S610中，对传感单元进行预充电操作，以及在传感单元的端电压达到第一预定电压时对传感单元进行预放电操作。然后执行步骤S620。其中，步骤S610中所执行的处理例如可以与上文中结合图2所描述的充电/放电及控制模块221所执行的用于进行预充电操作及预放电操作的处理相同，并能够达到类似的技术效果，在此不再赘述。
[0084]其中，步骤S620是在对传感单元进行预放电操作的过程中进行的，在步骤S620中，获得传感单元的端电压从第一预定电压下降至第二预定电压所消耗的放电时间。然后执行步骤S630。其中，步骤S620中所执行的处理例如可以与上文中结合图2所描述的获得模块231所执行的处理相同，并能够达到类似的技术效果，在此不再赘述。
[0085]在步骤S630中，将传感单元的端电压从第一预定电压下降至第二预定电压所消耗的放电时间确定为第一预设时间。其中，步骤S630中所执行的处理例如可以与上文中结合图2所描述的设定模块232所执行的处理相同，并能够达到类似的技术效果，在此不再赘述。
[0086]通过以上描述可知，上述根据本发明的实施例的触摸判断方法，其通过检测在触摸单元放电过程中的特定放电时刻与触摸单元有关的一些物理量(例如触摸单元的断电压或流经触摸单元的电流等)，来判定触摸单元是否被外界触摸。其能够根据上述在触摸单元放电过程中的特定放电时刻与触摸单元有关的一些物理量，来确定触摸单元的电容是否发生变化，进而能够实现上述触摸判断。上述根据本发明的实施例的触摸判断方法，其不需要基于现有的电容式触摸按键通常所具有的外围电路来实现触摸判断，因此利用该方法所制造的触摸判断装置的电路设计较为简单，成本也较低。
[0087]此外，本发明的实施例还提供了一种触摸开关系统，该触摸开关系统包括用于感测接触的传感单元，还包括如上文所述的触摸判断装置，该触摸判断装置被配置用于判定上述传感单元是否被触摸。其中，传感单元例如可以是触摸金属片或其他固体材料导体等。上述触摸开关系统具有上述触摸判断装置的各种功能和技术效果。
[0088]在根据本发明的实施例的触摸开关系统的一个示例中，该触摸开关系统可以是触摸开关面板，在这种情况下，触摸开关面板上的每个按键即分别为一个传感单元。例如，在多个诸如触摸金属片的传感单元表面封装膜之后整体作为一个触摸开关面板，用户手指通过触碰膜表面即可以实现对各个传感单元的触摸。
[0089]另外，本发明的实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括如上所述的触摸开关系统。其中，该电子设备例如可以是以下设备中的任意一种设备:豆浆机；料理机；电磁炉；微波炉；消毒柜；手持设备；音响；电话机；洗衣机；电冰箱；以及智能门禁系统等等。该电子设备具有上述触摸判断装置的各种功能和技术效果，因此该电子设备的成本也相对较低。
[0090]在上面对本发明具体实施例的描述中，针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
[0091]此外，本发明的各实施例的方法不限于按照说明书中描述的或者附图中示出的时间顺序来执行，也可以按照其他的时间顺序、并行地或独立地执行。因此，本说明书中描述的方法的执行顺序不对本发明的技术范围构成限制。[0092]最后，还需要说明的是，在本文中，诸如左和右、第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0093]综上，在根据本发明的实施例中，本发明提供了如下方案但不限于此:
[0094]附记1.一种触摸判断装置，包括控制处理单元，所述控制处理单元包括:
[0095]充电/放电及控制模块，其被配置用于定期地启动充电模式，并在所述充电模式下对传感单元进行充电操作，以及在所述传感单元的端电压达到第一预定电压时从所述充电模式切换为放电模式，并在所述放电模式下对所述传感单元进行放电操作；
[0096]采集模块，其被配置用于采集当所述传感单元的放电时间达到第一预设时间时的与所述传感单元有关的物理量；以及
[0097]判定模块，其被配置用于基于所述采集模块所采集的物理量与预设参考量之间的差来判定所述传感单元是否被触 摸。
[0098]附记2.根据附记1所述的触摸判断装置，还包括设定单元，所述设定单元包括获得模块和设定模块，其中，
[0099]所述充电/放电及控制模块还被配置用于在所述触摸判断装置启动初始或者当接收到输入的设定指令时，对所述传感单元进行预充电操作，以及在所述传感单元的端电压达到所述第一预定电压时对所述传感单元进行预放电操作；
[0100]所述获得模块被配置用于在所述充电/放电及控制模块对所述传感单元进行预放电操作的过程中，获得所述传感单元的端电压从所述第一预定电压下降至第二预定电压所消耗的放电时间；以及
[0101]所述设定模块被配置用于将所述获得模块获得的放电时间确定为所述第一预设时间。
[0102]附记3.根据附记2所述的触摸判断装置，其中，所述第二预定电压是所述第一预定电压的1/3~2/3中的任意数值。
[0103]附记4.根据附记3所述的触摸判断装置，其中，所述第二预定电压是所述第一预定电压的1/2。
[0104]附记5.根据附记1-4中任一所述的触摸判断装置，其中，
[0105]所述采集模块还被配置用于在所述充电/放电及控制模块处于所述充电模式的情况下采集所述传感单元的端电压。
[0106]附记6.根据附记1-4中任一所述的触摸判断装置，其中，所述充电/放电及控制模块内被配置用于:
[0107]当所述充电操作的持续时间达到预设充电时间时，判定所述传感单元的端电压达到所述第一预定电压。
[0108]附记7.根据附记1-6中任一所述的触摸判断装置，其中，所述当所述传感单元的放电时间达到第一预设时间时的与所述传感单元有关的物理量包括以下信息中的至少一个:
[0109]所述传感单元的放电时间达到所述第一预设时间时所述传感单元的端电压；和/或
[0110]所述传感单元的放电时间达到所述第一预设时间时流经所述传感单元的电流。
[0111]附记8.根据附记7所述的触摸判断装置，其中，所述判定模块被配置用于:
[0112]在所述当所述传感单元的放电时间达到第一预设时间时的与所述传感单元有关的物理量包括所述传感单元的放电时间达到所述第一预设时间时所述传感单元的端电压的情况下，当所述传感单元的放电时间达到所述第一预设时间时所述传感单元的端电压与预设参考电压之间的差大于或等于第一预设阈值时，判定所述传感单元被触摸；以及
[0113]在所述当所述传感单元的放电时间达到第一预设时间时的与所述传感单元有关的物理量包括所述传感单元的放电时间达到所述第一预设时间时流经所述传感单元的电流的情况下，当所述传感单元的放电时间达到所述第一预设时间时流经所述传感单元的电流与预设参考电流之间的差大于或等于第二预设阈值时，判定所述传感单元被触摸。
[0114]附记9.根据附记1-8中任一所述的触摸判断装置，还包括:
[0115]第一更新单元，其被配置用于记录所述采集模块所采集的物理量，并利用所记录的所有物理量构建物理量集，以及定期地和/或在接收到更新指令时使用所述物理量集中最小的物理量的值来替换所述预设参考量的值；或
[0116]第二更新单元，其被配置用于在所述采集模块所采集的物理量的值低于所述预设参考量的值的情况下，使用所述采集模块所采集的物理量的值来替换所述预设参考量的值。
[0117]附记10.—种触摸开关系统，包括用于感测接触的传感单元，还包括如附记1-10中任一所述的触摸判断装置，所述触摸判断装置被配置用于判定所述传感单元是否被触摸。
[0118]附记11.根据附记10所述的触摸开关系统，其中，所述传感单元是触摸金属片。
[0119]附记12.根据附记10或11所述的触摸开关系统，其中，所述触摸开关系统是触摸开关面板。
[0120]附记13.—种触摸判断方法，包括:
[0121 ] 定期地启动充电模式，并在所述充电模式下对传感单元进行充电操作，以及在所述传感单元的端电压达到第一预定电压时从所述充电模式切换为放电模式，并在所述放电模式下对所述传感单元进行放电操作；
[0122]采集当所述传感单元的放电时间达到第一预设时间时的与所述传感单元有关的物理量；以及
[0123]基于所采集的物理量与预设参考量之间的差，判定所述传感单元是否被触摸。
[0124]附记14.根据附记13所述的触摸判断方法，还包括:
[0125]在定期地启动充电模式的步骤之前或者当接收到输入的设定指令时，对所述传感单元进行预充电操作，以及在所述传感单元的端电压达到所述第一预定电压时对所述传感单元进行预放电操作；
[0126]在对所述传感单元进行预放电操作的过程中，获得所述传感单元的端电压从所述第一预定电压下降至第二预定电压所消耗的放电时间；以及[0127]将所述传感单元的端电压从所述第一预定电压下降至第二预定电压所消耗的放电时间确定为所述第一预设时间。
[0128]附记15.根据附记14所述的触摸判断方法，其中，所述第二预定电压是所述第一预定电压的1/3?2/3中的任意数值。
[0129]附记16.根据附记15所述的触摸判断方法，其中，所述第二预定电压是所述第一预定电压的1/2。
[0130]附记17.根据附记13-16中任一所述的触摸判断方法，还包括:
[0131]当所述充电操作的持续时间达到预设充电时间时，判定所述传感单元的端电压达到所述第一预定电压。
[0132]附记18.根据附记13-17中任一所述的触摸判断方法，其中，所述当所述传感单元的放电时间达到第一预设时间时的与所述传感单元有关的物理量包括以下信息中的至少一个:
[0133]所述传感单元的放电时间达到所述第一预设时间时所述传感单元的端电压；和/或
[0134]所述传感单元的放电时间达到所述第一预设时间时流经所述传感单元的电流。
[0135]附记19.根据附记18所述的触摸判断方法，其中，所述判定所述传感单元是否被触摸的步骤包括:
[0136]在当所述传感单元的放电时间达到第一预设时间时的与所述传感单元有关的物理量包括所述传感单元的放电时间达到所述第一预设时间时所述传感单元的端电压的情况下，当所述传感单元的放电时间达到所述第一预设时间时所述传感单元的端电压与预设参考电压之间的差大于或等于第一预设阈值时，判定所述传感单元被触摸；以及
[0137]在当所述传感单元的放电时间达到第一预设时间时的与所述传感单元有关的物理量包括所述传感单元的放电时间达到所述第一预设时间时流经所述传感单元的电流的情况下，当所述传感单元的放电时间达到所述第一预设时间时流经所述传感单元的电流与预设参考电流之间的差大于或等于第二预设阈值时，判定所述传感单元被触摸。
[0138]附记20.根据附记13-19中任一所述的触摸判断方法，还包括:
[0139]记录所述采集模块所采集的物理量，并利用所记录的所有物理量构建物理量集，以及定期地和/或在接收到更新指令时使用所述物理量集中最小的物理量的值来替换所述预设参考量的值；或
[0140]在所述采集模块所采集的物理量的值低于所述预设参考量的值的情况下，使用所述采集模块所采集的物理量的值来替换所述预设参考量的值。
[0141]附记21.—种电子设备，包括如附记10-12中任一所述的触摸开关系统。
[0142]附记22.根据附记21所述的电子设备，其中，所述电子设备是以下设备中的任意一种:
[0143]豆浆机；料理机；电磁炉；微波炉；消毒柜；手持设备；音响；电话机；洗衣机；电冰箱；以及智能门禁系统。
[0144]附记23.—种存储有机器可读取的指令代码的程序产品，所述程序产品在执行时能够使所述机器执行根据附记13-20中任意一项所述的触摸判断方法。
[0145]附记24.—种计算机可读存储介质，其上存储有根据附记23所述的程序产品。
【权利要求】
1.一种触摸判断装置，包括控制处理单元，所述控制处理单元包括: 充电/放电及控制模块，其被配置用于定期地启动充电模式，并在所述充电模式下对传感单元进行充电操作，以及在所述传感单元的端电压达到第一预定电压时从所述充电模式切换为放电模式，并在所述放电模式下对所述传感单元进行放电操作； 采集模块，其被配置用于采集当所述传感单元的放电时间达到第一预设时间时的与所述传感单元有关的物理量；以及 判定模块，其被配置用于基于所述采集模块所采集的物理量与预设参考量之间的差来判定所述传感单元是否被触摸。
2.根据权利要求1所述的触摸判断装置，还包括设定单元，所述设定单元包括获得模块和设定模块，其中， 所述充电/放电及控制模块还被配置用于在所述触摸判断装置启动初始或者当接收到输入的设定指令时，对所述传感单元进行预充电操作，以及在所述传感单元的端电压达到所述第一预定电压时对所述传感单元进行预放电操作； 所述获得模块被配置用于在所述充电/放电及控制模块对所述传感单元进行预放电操作的过程中，获得所述传感单元的端电压从所述第一预定电压下降至第二预定电压所消耗的放电时间；以及 所述设定模块被配置用于将所述获得模块获得的放电时间确定为所述第一预设时间。
3.根据权利要求2所述的触摸判断装置，其中，所述第二预定电压是所述第一预定电压的1/3~2/3中的任意数值。
4.根据权利要求1-3中任一所述的触摸判断装置，其中， 所述采集模块还被配置用于在所述充电/放电及控制模块处于所述充电模式的情况下采集所述传感单元的端电压。
5.根据权利要求1-3中任一所述的触摸判断装置，其中，所述充电/放电及控制模块内被配置用于: 当所述充电操作的持续时间达到预设充电时间时，判定所述传感单元的端电压达到所述第一预定电压。
6.根据权利要求1-5中任一所述的触摸判断装置，其中，所述当所述传感单元的放电时间达到第一预设时间时的与所述传感单元有关的物理量包括以下信息中的至少一个: 所述传感单元的放电时间达到所述第一预设时间时所述传感单元的端电压；和/或 所述传感单元的放电时间达到所述第一预设时间时流经所述传感单元的电流。
7.根据权利要求1-6中任一所述的触摸判断装置，还包括: 第一更新单元，其被配置用于记录所述采集模块所采集的物理量，并利用所记录的所有物理量构建物理量集，以及定期地和/或在接收到更新指令时使用所述物理量集中最小的物理量的值来替换所述预设参考量的值；或 第二更新单元，其被配置用于在所述采集模块所采集的物理量的值低于所述预设参考量的值的情况下，使用所述采集模块所采集的物理量的值来替换所述预设参考量的值。
8.一种触摸判断方法，包括: 定期地启动充电模式，并在所述充电模式下对传感单元进行充电操作，以及在所述传感单元的端电压达到第一预定电压时从所述充电模式切换为放电模式，并在所述放电模式下对所述传感单元进行放电操作； 采集当所述传感单元的放电时间达到第一预设时间时的与所述传感单元有关的物理量；以及 基于所采集的物理量与预设参考量之间的差，判定所述传感单元是否被触摸。
9.一种触摸开关系统，包括用于感测接触的传感单元，还包括如权利要求1-7中任一所述的触摸判断装置，所述触摸判断装置被配置用于判定所述传感单元是否被触摸。
10.一种电子设备， 包括如权利要求9所述的触摸开关系统。
【文档编号】H03K17/975GK103580665SQ201210270131
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年7月31日 优先权日:2012年7月31日
【发明者】肖立, 周留洋, 邓穗湘 申请人:富士通半导体股份有限公司