一种电容式触摸按键抗干扰检测装置的制作方法

本实用新型涉及触摸按键技术领域，尤其涉及一种电容式触摸按键抗干扰检测装置。

背景技术：

近年来，随着触摸技术的广泛使用，各种类型的按键被广泛应用于各种电子产品中。其中，电容触摸按键为最常用的触摸按键，通过检测电容触摸按键上电容值的变化，判定触摸动作是否产生，并将检测到的电容值与基线值进行比较，随环境变化更新基线值。

公布号为CN104935320A的发明申请公开了一种电容式触摸按键状态的检测方法，通过将计数器的当前计数值与基线值进行比较，并且通过分析当前计数值相对于基线值的变化量的大小及其持续时间，进而判断电容式触摸按键是否被有效触摸。另外，在当前计数值相对于基线值的变化量大于基线变化阈值且小于按键响应阈值时，需要更新基线值，即通过设定基线变化阈值和按键响应阈值的大小，反应环境温度变化对基线值产生影响，进而在环境温度变化时更新基线值，提高了抗环境温度的干扰能力，提高了检测精度。

上述检测方法虽然可以更新基线值，但是，仍然存在以下问题：环境干扰导致变化量大于基线变化阈值，造成基线值错误更新。

技术实现要素：

本实用新型的第一个目的在于提供一种电容式触摸按键抗干扰检测装置，降低外部环境干扰对基线值更新的影响。

为实现第一个目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种电容式触摸按键抗干扰检测装置，包括定时采样单元、按键检测单元、基线值检测单元、基线值更新单元、第三开关以及第四开关；定时采样单元的采样值输出端与所述第三开关的输入端、第四开关的输入端以及所述按键检测单元的输入端连接；所述第三开关的输出端与所述基线值检测单元的输入端连接；所述按键检测单元的输出端与所述第三开关的控制信号输入端连接；所述基线值检测单元的输出端与所述第四开关的控制信号输入端连接；所述第四开关的输出端与所述基线值更新单元的输入端连接；

所述定时采样单元扫描电容式触摸按键，输出采样值；所述按键检测单元用于检测所述定时采样单元输出的采样值是否大于按键阈值，并在所述采样值大于按键阈值时，控制所述第三开关断开；所述基线值检测单元用于检测所述第三开关输出的采样值是否大于基线值边界，并在所述采样值小于等于基线值边界，或，所述采样值大于基线值边界的次数超过基线值确认次数时，控制所述第四开关闭合；所述基线值更新单元接收所述第四开关输出的采样值，更新基线值。

作为具体的实施方式，所述基线值检测单元包括第八比较器、第九比较器、第十比较器、第二计数器以及第一基线值更新判决单元；所述第八比较器的两个输入端分别接收基线值边界以及所述第三开关输出的采样值；所述第八比较器的输出端与所述第二计数器的触发信号输入端连接；所述第二计数器的输出端与所述第十比较器的一个输入端连接，所述第十比较器的另一个输入端接收基线值确认次数；所述第九比较器的两个输入端分别接收基线值边界以及所述第三开关输出的采样值；所述第九比较器的输出端以及所述第十比较器的输出端分别与所述第一基线值更新判决单元的两个输入端连接；

所述第八比较器用于判定所述采样值是否超过基线值边界，并在所述采样值大于所述基线值边界时，触发所述第二计数器计数；所述第十比较器用于判定所述第二计数器输出的计数值是否达到基线值确认次数；所述第九比较器用于判定所述采样值是否超过基线值边界；当所述第十比较器判定所述第二计数器输出的计数值达到基线值确认次数，或，所述第九比较器判定所述采样值小于所述基线值边界时，所述第一基线值更新判决单元控制所述第四开关闭合。

作为具体的实施方式，所述第一基线值更新判决单元为第二或门；当所述采样值大于所述基线值边界，且所述计数值达到基线值确认次数，所述第十比较器输出高电平；当所述采样值小于等于基线值边界，所述第九比较器输出高电平；所述第二或门输出高电平时，所述第四开关闭合；

或，所述第一基线值更新判决单元为第二与门；当所述采样值大于所述基线值边界，且所述计数值达到基线值确认次数时，所述第十比较器输出低电平；当所述采样值小于等于基线值边界时，所述第九比较器输出低电平；所述第二与门输出低电平时，所述第四开关闭合。

作为具体的实施方式，所述按键检测单元包括第六比较器；所述第六比较器的两个输入端分别接收按键阈值以及采样值，所述第六比较器将所述采样值与所述按键阈值进行比较；当所述采样值大于所述按键阈值时，所述第六比较器控制所述第三开关断开。

作为具体的实施方式，所述按键检测单元还包括第七比较器以及第一计数器；所述第一计数器的触发信号输入端与所述第六比较器的输出端连接；所述第七比较器的两个输入端分别接收按键确认次数以及所述第一计数器输出的计数值，输出端输出按键控制信号；所述第六比较器在所述采样值大于所述按键阈值时，触发所述第一计数器计数；所述第七比较器用于判定所述第一计数器输出的计数值是否达到按键确认次数，并在所述计数值达到所述按键确认次数时，输出按键控制信号，控制执行按键操作。

进一步地，当所述采样值大于所述按键阈值时，所述第六比较器输出高电平/低电平，触发所述第一计数器计数；当所述第一计数器输出的计数值达到按键确认次数时，所述第七比较器输出的按键控制信号为高电平/低电平，控制执行按键操作。

进一步地，所述检测装置还包括定时单元以及基线值更新判定单元；所述基线值更新判定单元连入所述基线值检测单元与所述第四开关之间；所述基线值更新判定单元的两个输入端分别与所述基线值检测单元的输出端以及所述定时单元的输出端连接，输出端与所述第四开关的控制信号输入端连接；所述定时单元用于判定是否达到定时时间；所述基线值更新判定单元用于控制所述第四开关闭合或断开；

当所述基线值检测单元检测到所述第三开关输出的采样值小于等于基线值边界或所述采样值大于基线值边界的次数超过基线值确认次数，且，所述定时单元判定达到定时时间时，所述基线值更新判定单元控制所述第四开关闭合。

作为具体的实施方式，所述基线值更新判定单元为第一与门，当所述基线值检测单元检测到所述第三开关输出的采样值小于等于基线值边界或所述采样值大于基线值边界的次数超过基线值确认次数时，所述基线值检测单元输出高电平；当所述定时单元判定达到定时时间时，所述定时单元输出高电平；所述第一与门输出高电平时，所述第四开关闭合；

或，所述基线值更新判定单元为第一或门，当所述基线值检测单元检测到所述第三开关输出的采样值小于等于基线值边界或所述采样值大于基线值边界的次数超过基线值确认次数时，所述基线值检测单元输出低电平；当所述定时单元判定达到定时时间时，所述定时单元输出低电平；所述第一或门输出低电平时，所述第四开关闭合。

进一步地，所述检测装置还包括采样控制单元；所述采样控制单元的输入端接收采样值，输出端输出采样控制信号给所述定时采样单元的控制信号输入端连接；所述定时采样单元的控制信号输出端与所述定时单元的控制信号输入端连接；所述采样控制单元用于判定所述采样值是否小于基线值，并在所述采样值小于基线值时，控制所述定时采样单元加快采样速率；当所述定时采样单元加快采样速率时，所述定时采样单元控制所述定时单元缩短定时时间。

作为具体的实施方式，所述定时单元包括定时器、第三计数器、定时判决条件生成单元以及第十一比较器；所述定时器的输出端与第三计数器的输入端连接，第三计数器对定时器进行计数，并输出计数值给第十一比较器的一个输入端；所述定时判决条件生成单元的输入端接收所述定时采样单元输出的定时控制信号，输出端输出定时判决条件给所述第十一比较器的另一个输入端；所述第十一比较器用于判定所述定时器是否达到定时判决条件；所述定时采样单元通过控制所述定时判决条件生成单元减小定时判决条件的数值，缩短所述定时单元的定时时间。

进一步地，所述检测装置还包括噪声检测单元以及第五开关；所述第五开关连入所述定时采样单元的输出端与所述采样控制单元的输入端之间；所述噪声检测单元的输入端与所述定时采样单元的输出端连接，输出端与所述第五开关的控制信号输入端连接；所述噪声检测单元用于判定定时采样单元输出的采样值是否大于噪声阈值，并在所述差值大于所述噪声阈值时，控制所述第五开关断开。

进一步地，所述检测装置还包括噪声检测单元以及第二开关；所述第二开关连入所述定时采样单元的输出端与按键检测单元的输入端之间；所述噪声检测单元的输入端与所述定时采样单元的输出端连接，输出端与所述第二开关的控制信号输入端连接；所述噪声检测单元用于判定定时采样单元输出的采样值是否大于噪声阈值，并在所述差值大于所述噪声阈值时，控制所述第二开关断开。

进一步地，所述检测装置还包括采样值稳定判定单元以及第一开关；所述第一开关连入所述定时采样单元的输出端与所述第三开关、第四开关以及按键检测单元的公共端之间；所述采样值稳定判定单元的输入端与所述定时采样单元的输出端连接，输出端与所述第二开关的控制信号输入端连接；所述采样值稳定判定单元用于判定定时采样单元输出的多个采样值中的最大采样值与最小采样值的差值是否大于预设差值，并在所述差值大于所述预设差值时，控制所述第一开关断开。

进一步地，所述检测装置还包括平均滤波单元；所述平均滤波单元连入所述定时采样单元的输出端与所述第三开关、第四开关以及按键检测单元的公共端之间；所述平均滤波单元对所述定时采样单元输出的多个采样值取平均值，输出平均采样值给所述第三开关、第四开关以及按键检测单元。

进一步地，所述检测装置还包括数字滤波单元；所述数字滤波单元连入所述定时采样单元的输出端与所述第三开关、第四开关以及按键检测单元的公共端之间；所述数字滤波单元对所述定时采样单元输出的采样值进行数字滤波，输出滤波采样值给所述第三开关、第四开关以及按键检测单元。

作为具体的实施方式，所述数字滤波单元包括第一乘法器、第二乘法器、第一加法器以及滤波采样值寄存器；所述第一乘法器的两个输入端分别接收平均采样值以及第一乘法因子1/K，K＝2^q，q为正整数；所述第一乘法器的输出端以及所述第二乘法器的输出端分别与所述第一加法器的两个输入端连接；所述第一加法器的输出端与所述滤波采样值寄存器的输入端连接；所述第二乘法器的一个输入端接收第二乘法因子(K-1)/K，另一个输入端与所述滤波采样值寄存器的输出端连接，所述滤波采样值寄存器将上一次滤波的结果反馈给所述第二乘法器，经过多次滤波输出滤波采样值。

进一步地，所述检测装置还包括采样值稳定判定单元、平均滤波单元、数字滤波单元、噪声检测单元、定时单元、基线值更新判定单元、第一开关、第二开关以及第五开关；所述定时采样单元的采样值输出端与所述采样值稳定判定单元的输入端以及第一开关的输入端连接；所述采样值稳定判定单元的输出端与所述第一开关的控制信号输入端连接；所述第一开关的输出端与所述平均滤波单元的输入端连接；所述平均滤波单元的输出端与所述数字滤波单元的输入端以及所述噪声检测单元的输入端连接；所述数字滤波单元的输出端与所述第二开关、第三开关、第四开关以及第五开关的输入端连接；所述第二开关的输出端与所述按键检测单元的输入端连接；所述第五开关的输出端与所述采样控制单元的输入端连接；所述噪声检测单元的输出端与所述第二开关以及第五开关的控制信号输入端连接；所述基线值更新判定单元的两个输入端分别与所述基线值检测单元的输出端以及所述定时单元的输出端连接，输出端与所述第四开关的控制信号输入端连接；所述定时单元用于判定是否达到定时时间；所述基线值更新判定单元用于控制所述第四开关闭合或断开；所述定时采样单元的控制信号输出端与所述定时单元的控制信号输入端连接；

所述采样值稳定判定单元用于判定定时采样单元输出的多个采样值中的最大采样值与最小采样值的差值是否大于预设差值，并在所述差值大于所述预设差值时，控制所述第一开关断开；所述平均滤波单元对所述定时采样单元输出的多个采样值取平均值，输出平均采样值给所述数字滤波单元以及噪声检测单元；所述数字滤波单元对所述平均滤波单元输出的平均采样值进行数字滤波，输出滤波采样值给所述第二开关；所述噪声检测单元用于检测平均滤波单元输出的平均采样值是否超过噪声阈值，并在所述平均采样值超过所述噪声阈值时，控制所述第二开关断开；所述按键检测单元还用于检测所述第二开关输出的滤波采样值是否大于按键阈值，并在所述滤波采样值大于按键阈值的次数超过按键确认次数时，控制执行按键操作；所述采样控制单元用于判定滤波采样值是否小于基线值，并在滤波采样值小于基线值时，控制定时采样单元加快采样速率；当所述定时采样单元加快采样速率时，定时采样单元控制定时单元缩短定时时间。

本实用新型的第二个目的在于提供一种电容式触摸按键抗干扰检测方法，降低外部环境干扰对基线值更新的影响。

为实现第二个目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种电容式触摸按键抗干扰检测方法，包括以下步骤：

(1)开始；

(2)各模块初始化；

(3)设置噪声阈值、按键阈值以及基线值边界；

(4)定时采样单元扫描触摸按键，得到触摸按键的电容值；

(5)定时采样单元输出多个采样值给采样值稳定判定单元；

(6)采样值稳定判定单元判定多个采样值中的最大采样值与最小采样值的差值是否大于预设差值，若是，进入步骤(7)，若否，进入步骤(8)；

(7)平均滤波单元不接收定时采样单元输出的多个采样值，返回步骤 (4)；

(8)平均滤波单元接收定时采样单元输出的多个采样值；

(9)平均滤波单元输出平均采样值给数字滤波单元、噪声检测单元；

(10)噪声检测单元检测平均采样值是否大于噪声阈值，若是，进入步骤(11)，若否，进入步骤(12)和步骤(26)；

(11)按键检测单元以及采样控制单元不接收数字滤波单元输出的滤波采样值，返回步骤(4)；

(12)按键检测单元接收数字滤波单元输出的滤波采样值；

(13)按键检测单元检测滤波采样值是否大于按键阈值，若是，进入步骤(14)和步骤(17)，若否，进入步骤(16)和步骤(18)；

(14)按键检测单元检测滤波采样值大于按键阈值的次数是否达到按键确认次数，若是，进入步骤(15)，若否，进入步骤(16)；

(15)按键操作单元执行按键操作，返回步骤(4)；

(16)按键操作单元不执行按键操作，返回步骤(4)；

(17)基线值检测单元不接收数字滤波单元输出的滤波采样值，进入步骤(25)；

(18)基线值检测单元接收数字滤波单元输出的滤波采样值；

(19)基线值检测单元检测滤波采样值是否大于基线值边界，若是，进入步骤(20)，若否，进入步骤(21)；

(20)基线值检测单元检测滤波采样值大于基线值边界的次数是否达到基线值确认次数，若是，进入步骤(21)，若否，进入步骤(24)；

(21)定时单元是否达到定时时间，若是，进入步骤(22)，若否，进入步骤(24)；

(22)基线值更新单元接收数字滤波单元输出的滤波采样值；

(23)基线值更新单元更新基线值，返回步骤(4)；

(24)基线值更新单元不接收数字滤波单元输出的滤波采样值；

(25)基线值更新单元不更新基准值返回步骤(4)；

(26)采样控制单元检测滤波采样值是否小于基线值，若是，进入步骤(27)和步骤(28)，若否，返回步骤(4)；

(27)定时采样单元提高采样速率，返回步骤(4)；

(28)定时单元缩短定时时间，进入步骤(21)。

本实用新型的有益效果：

本实用新型基线值检测装置在采样值小于基线值边界控制第四开关闭合，基准值更新单元更新基准值，而在采样值大于基线值边界时，需要采样值大于基线值边界的次数达到基线值确认次数才更新基准值，降低环境干扰导致基准值错误更新的风险。进一步地，本实用新型通过设置按键确认次数，只有采样值大于按键阈值的次数达到按键确认次数时才执行按键操作，降低环境干扰导致检测失误的风险。进一步地，本实用新型采样控制单元在检测到采样值小于基线值时，提高定时采样单元的采样速率，由定时采样单元缩短定时单元的定时时间，加快基线值升高后下降的速度，进一步降低连续多次触摸电容式触摸按键对基线值检测的影响。进一步地，本实用新型噪声检测单元通过判定平均滤波器输出的平均采样值是否大于噪声阈值，控制第五开关闭合或断开，使得采样控制单元不会检测超出噪声阈值的采样值，防止对在环境干扰的作用下产生的噪声进行。本实用新型噪声检测单元通过判定采样值是否大于噪声阈值，控制第二开关闭合或断开，使得按键检测单元不会检测超出噪声阈值的采样值，防止对在环境干扰的作用下产生的噪声进行按键检测，降低检测失误的风险。进一步地，本实用新型采样值稳定判定单元通过判定定时采样单元输出的多个采样值的最大采样值与最小采样值的差值是否大于预设差值，控制第一开关闭合或断开，使得第一开关只能输出差值小于预设差值的多个采样值，防止对在环境干扰的作用下产生的不稳定的采样值进行按键检测以及基线值更新，降低检测失误以及基准值错误更新的风险。进一步地，本实用新型通过平均滤波单元对多个采样值取平均值，降低环境干扰影响采样值的风险。本实用新型通过数字滤波单元对采样值进行数字滤波，降低环境干扰影响采样值的风险。进一步地，本实用新型通过多级数字滤波，滤除环境干扰的效果更好。进一步地，本实用新型平均滤波单元滤除多个采样值中的最大采样值与最小采样值后取平均值，便于获得更稳定的平均采样值。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍。下面描述中的附图仅仅是本实用新型中的实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1是本实用新型电容式触摸按键抗干扰检测装置的整体结构框图；

图2是本实用新型采样值稳定判定单元的结构框图；

图3是本实用新型最大值判定单元的结构框图；

图4是本实用新型最小值判定单元的结构框图；

图5是本实用新型数字滤波单元的结构框图；

图6是本实用新型噪声阈值生成单元的结构框图；

图7是本实用新型噪声检测单元的结构框图；

图8是本实用新型按键阈值生成单元的结构框图；

图9是本实用新型按键检测单元的结构框图；

图10是本实用新型基线值边界生成单元的结构框图；

图11是本实用新型基线值检测单元的结构框图；

图12是本实用新型定时单元的结构框图；

图13是本实用新型采样控制单元的结构框图；

图14是本实用新型定时采样单元未提高采样速率时输出的采样值时序图；

图15是本实用新型定时采样单元提高采样速率后输出的采样值时序图；

图16是本实用新型电容式触摸按键抗干扰检测方法的整体流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明进行详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案、优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种电容式触摸按键抗干扰检测装置包括定时采样单元、采样控制单元、定时单元、采样值稳定判定单元、平均滤波单元、数字滤波单元、噪声检测单元、噪声阈值生成单元、按键检测单元、按键阈值生成单元、基线值检测单元、基线值边界生成单元、基线值更新单元、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关以及基线值更新判决单元。

如图1所示，定时采样单元的采样值输出端与采样值稳定判定单元的输入端以及第一开关的输入端连接；定时采样单元的定时控制信号输出端与定时单元的定时控制信号输入端连接，控制定时单元的定时时间；采样值稳定判定单元的输出端与第一开关的控制信号输入端连接，控制第一开关闭合或断开；第一开关的输出端与平均滤波单元的输入端连接；平均滤波单元的输出端与数字滤波单元的输入端以及噪声检测单元的一个输入端连接；数字滤波单元的输出端与第二开关的输入端、第三开关的输入端、第四开关的输入端以及第五开关的输入端连接；噪声检测单元的输出端与第二开关的控制信号输入端以及第五开关的控制信号输入端连接，控制第二开关以及第五开关闭合或断开；第二开关的输出端与按键检测单元的一个输入端连接；按键检测单元的一个输出端输出按键操作信号给按键操作单元(未图示)，由按键操作单元执行相应的操作，另一个输出端与第三开关的控制信号输入端连接，控制第三开关闭合或断开；第三开关的输出端与基线值检测单元的一个输入端连接；基线值检测单元的输出端以及定时单元的输出端分别与基线值更新判决单元的两个输入端连接；基线值更新判决单元的输出端与第四开关的控制信号输入端连接，控制第四开关闭合或断开；第四开关的输出端与基线值更新单元的输入端连接；基线值更新单元的输出端与噪声阈值生成单元的输入端、按键阈值生成单元的输入端、基线值边界生成单元的输入端以及采样控制单元的一个输入端连接；噪声阈值生成单元的输出端与噪声检测单元的另一个输入端连接；按键阈值生成单元的输出端与按键检测单元的另一个输入端连接；基线值边界生成单元的输出端与基线值检测单元的另一个输入端连接；第五开关的输出端与采样控制单元的另一个输入端连接；采样控制单元的输出端与定时采样单元的采样控制信号输入端连接，控制定时采样单元的采样速率。

如图1所示，定时采样单元输出多个采样值C1……Cn……CN(N≥2，1 ≤n≤N，N、n均为整数，以下同)给采样值稳定判定单元以及第一开关；采样值稳定判定单元接收预设差值ΔC以及定时采样单元输出的多个采样值C1……Cn……CN，输出第一控制信号给第一开关，控制第一开关闭合或断开。

如图2所示，采样值稳定判定单元包括最大值判定单元、最小值判定单元、第一减法器以及第一比较器；最大值判定单元与第一减法器的一个输入端连接，接收定时采样单元输出的多个采样值C1……Cn……CN，输出最大采样值CMAX给第一减法器；最小值判定单元与第一减法器的另一个输入端连接，接收定时采样单元输出的多个采样值C1……Cn……CN，输出最小采样值CMIN给第一减法器；第一减法器的输出端与第一比较器的一个输入端连接，输出最大采样值CMAX与最小采样值CMIN的差值CMAX-CMIN给第一比较器，第一比较器的另一个输入端接收预设差值ΔC；第一比较器将差值CMAX-CMIN与预设差值ΔC进行比较，并根据比较结果输出第一控制信号。

在本实施例中，当最大采样值CMAX与最小采样值CMIN的差值CMAX-CMIN小于等于预设差值ΔC时，采样值稳定判定单元输出的第一控制信号为高电平，控制第一开关闭合；当最大采样值CMAX与最小采样值CMIN的差值CMAX-CMIN大于预设差值ΔC时，采样值稳定判定单元输出的第一控制信号为低电平，控制第一开关断开。

在其他实施例中，当最大采样值CMAX与最小采样值CMIN的差值CMAX-CMIN小于等于预设差值ΔC时，采样值稳定判定单元输出的第一控制信号为低电平，第一开关闭合；当最大采样值CMAX与最小采样值CMIN的差值CMAX-CMIN大于预设差值ΔC时，采样值稳定判定单元输出的第一控制信号为高电平，控制第一开关断开。

在本实施例中，预设差值ΔC为定时采样单元多次采样确定的经验值，而且需在没有环境干扰，比如手机干扰的情况下测定；统计定时采样单元多次采样输出的最大值与最小值，取所述最大值与最小值的差值作为预设差值ΔC。在本实施例中，ΔC＝100-1000。

如图3所示，最大值判定单元包括第二比较器以及最大采样值寄存器；第二比较器的一个输入端接收多个采样值C1……Cn……CN，第二比较器的输出端与最大采样值寄存器的输入端连接，最大采样值寄存器的输出端与第二比较器的另一个输入端连接。

在本实施例中，最大值判定单元接收多个采样值C1……Cn……CN，输出最大采样值CMAX的原理如下：第二比较器的一个输入端接收第一个采样值C1，并将第一采样值C1存储在最大采样值寄存器，由最大采样值寄存器将第一采样值C1反馈到第二比较器的另一个输入端；第二比较器再接收第二个采样值C2，并将第一个采样值C1与第二个采样值C2进行比较，并将第一个采样值C1与第二个采样值C2中较大的采样值存储在最大采样值寄存器，由最大采样值寄存器将较大的采样值反馈给第二比较器的另一个输入端；第二比较器再接收第三个采样值C3，并将第三个采样值C3与反馈值进行比较，将再一次比较后较大的采样值存储在最大采样值寄存器，由最大采样值寄存器将较大的采样值反馈给第二比较器的另一个输入端，并；依次类推，最大采样值寄存器最后输出多个采样值C1……Cn……CN中的最大采样值CMAX。

如图4所示，最小值判定单元包括第三比较器以及最小采样值寄存器；第三比较器的一个输入端接收多个采样值C1……Cn……CN，第三比较器的输出端与最小采样值寄存器的输入端连接，最小采样值寄存器的输出端与第二比较器的另一个输入端连接。

在本实施例中，最小值判定单元接收多个采样值C1……Cn……CN，输出最小采样值CMIN的原理如下：第三比较器的一个输入端接收第一个采样值C1，并将第一采样值C1存储在最小采样值寄存器，由最小采样值寄存器将第一采样值C1反馈到第三比较器的另一个输入端；第三比较器再接收第二个采样值C2，并将第一个采样值C1与第二个采样值C2进行比较，并将第一个采样值C1与第二个采样值C2中较小的采样值存储在最小采样值寄存器，由最小采样值寄存器将较小的采样值反馈给第三比较器的另一个输入端；第三比较器再接收第三个采样值C3，并将第三个采样值C3与反馈值进行比较，将再一次比较后较小的采样值存储在最小采样值寄存器，由最小采样值寄存器将较小的采样值反馈给第三比较器的另一个输入端最小采样值寄存器；依次类推，最小采样值寄存器最后输出多个采样值C1……Cn……CN中的最小采样值CMIN。

在本实施例中，当第一开关闭合时，平均滤波单元接收多个采样值 C1……Cn……CN，并对去掉最大采样值CMAX与最小采样值CMIN后的多个采样值 C1……Cn……CN取平均值，输出平均采样值CAVE，即平均采样值CAVE＝(C1+…… Cn……+CN-CMAX-CMIN)/N；当第一开关断开时，平均滤波单元停止接收定时采样单元输出的采样值，并停止输出平均采样值CAVE给数字滤波单元。

如图1所示，数字滤波单元接收平均滤波单元输出的平均采样值CAVE，输出滤波采样值CF；数字滤波单元对平均采样值CAVE进行数字滤波。在本实施例中，数字滤波单元用于进行多次滤波，CF，i+1＝CAVE/K+(K-1)*CF，i/K，K＝2^q，q 与i均为正整数；CF，i为数字滤波单元第i次滤波的结果，CF，i+1为数字滤波单元第i+1次滤波的结果；CF为数字滤波单元最后一次滤波的结果。在本实施例中，q＝1、2、3、4、5、6、7、8。

如图5所示，数字滤波单元包括第一乘法器、第二乘法器、第一加法器以及滤波采样值寄存器；第一乘法器的两个输入端分别接收平均采样值 CAVE以及第一乘法因子1/K；第一乘法器的输出端以及第二乘法器的输出端分别与第一加法器的两个输入端连接；第一加法器的输出端与滤波采样值寄存器的输入端连接；滤波采样值寄存器的输出端与第二乘法器的一个输入端连接，将上一次滤波的结果CF，i反馈给第二乘法器，第二乘法器的另一个输入端接收第二乘法因子(K-1)/K，第一加法器输出下一次滤波的结果 CF，i+1，存储在滤波采样值寄存器；滤波采样值寄存器的输出端最后输出滤波采样值CF。

如图1所示，噪声阈值生成单元接收基线值更新单元输出的基线值CB，输出噪声上阈值CNU以及噪声下阈值CND给噪声检测单元；噪声检测单元接收噪声阈值单元输出的噪声上阈值CNU、噪声下阈值CND以及平均滤波单元输出的平均采样值CAVE，将平均采样值CAVE与噪声上阈值CNU以及噪声下阈值CND进行比较，并根据比较结果输出第二控制信号给第二开关以及第五开关，控制第二开关以及第五开关闭合或断开。

如图6所示，在本实施例中，噪声阈值生成单元包括第二减法器、第二加法器以及第三乘法器；第三乘法器的两个输入端分别接收基线值CB以及系数a1，输出端与第二减法器的一个输入端以及第二加法器的一个输入端连接，输出a1*CB给第二减法器以及第二加法器；第二减法器的另一个输入端以及第二加法器的另一个输入端均接收基线值CB；第二减法器的输出端输出CB-a1*CB，即输出噪声下阈值CND；第二加法器的输出端输出 CNU＝CB+a1*CB，即输出噪声上阈值CNU。

如图7所示，噪声检测单元包括第四比较器、第五比较器以及噪声判决单元；第四比较器的两个输入端分别接收噪声阈值生成单元输出的噪声下阈值CND以及平均滤波单元输出的平均采样值CAVE，输出端与噪声判决单元的一个输入端连接；第五比较器的两个输入端分别接收噪声阈值生成单元输出的噪声上阈值CNU以及平均滤波单元输出的平均采样值CAVE，输出端与噪声判决单元的另一个输入端连接；噪声判决单元的输出端输出第二控制信号。

在本实施例中，噪声判决单元为第三与门；当平均采样值大于等于噪声下阈值时，第四比较器输出高电平；当平均采样小于噪声下阈值时，第四比较器输出低电平；当平均采样值小于等于噪声上阈值时，第五比较器输出高电平；当平均采样值大于噪声上阈值时，第五比较器输出低电平；当第四比较器与第五比较器均输出高电平时，第三与门输出高电平，控制第二开关以及第五开关闭合；当第四比较器或第五比较器输出低电平时，第三与门输出低电平，控制第二开关以及第五开关断开。

在其它实施例中，噪声判决单元为第三或门；当平均采样值大于等于噪声下阈值时，第四比较器输出低电平；当平均采样小于噪声下阈值时，第四比较器输出高电平；当平均采样值小于等于噪声上阈值时，第五比较器输出低电平；当平均采样值大于噪声上阈值时，第五比较器输出高电平；当第四比较器与第五比较器均输出低电平时，第三或门输出低电平，控制第二开关以及第五闭合；当第四比较器或所述第五比较器输出高电平时，第三或门输出高电平，控制第二开关以及第五开关断开。

在本实施中，当第二开关闭合时，按键检测单元接收数字滤波单元输出的滤波采样值CF，并通过检测滤波采样值CF的数值判定电容式触摸按键是否处于触摸状态；当第二开关断开时，按键检测单元停止接收数字滤波单元输出的滤波采样值CF；当第五开关闭合时，采样控制单元接收数字滤波单元输出的滤波采样值CF；当第二开关断开时，采样控制单元停止接收数字滤波单元输出的滤波采样值CF。

在本实施例中，噪声下阈值CND＝CB-a1*CB，噪声上阈值CNU＝CB+a1*CB； a1＝0.001-0.1。

在本实施例中，只有当噪声检测单元检测到平均采样值CAVE不是噪声，即平均采样值CAVE大于等于噪声下阈值CND且小于等于噪声上阈值CNU时，第二开关才闭合，按键检测单元才会检测该平均采样值CAVE，避免噪声对按键检测的干扰。

如图1所示，按键阈值生成单元接收基线值更新单元输出的基线值CB，输出按键阈值CTK给按键检测单元；按键检测单元接收按键阈值生成单元输出的按键阈值CTK以及第二开关输出的滤波采样值CF，将滤波采样值CF与按键阈值CTK进行比较，并根据比较结果输出按键操作信号控制按键操作单元的操作，输出第三控制信号控制第三开关闭合或断开。

如图8所示，按键阈值生成单元包括第三加法器以及第五乘法器；第五乘法器的两个输入端分别接收基线值CB以及系数b，第五乘法器的输出端与第三加法器的一个输入端连接，输出b*CB给第三加法器；第三加法器的另一个输入端接收基线值CB，输出端输出CB+b*CB，即输出按键阈值CTK。

如图9所示，按键检测单元包括第六比较器、第七比较器以及第一计数器；第六比较器的两个输入端分别接收按键阈值生成单元输出的按键阈值CFK以及数字滤波单元输出的滤波采样值CF，第六比较器将滤波采样值CF与按键阈值CTK进行比较，并根据比较结果输出第三控制信号给第三开关，控制第三开关闭合或断开，输出第一触发信号给第一计数器，控制第一计数器计数；第七比较器的两个输入端分别接收按键确认次数NTK以及第一计数器输出的计数值，第七比较器将第一计数器输出的计数值与按键确认次数NTK进行比较，并根据比较结果输出按键操作信号。

在本实施例中，当滤波采样值CF大于按键阈值CTK，且滤波采样值CF大于按键阈值CTK的次数达到按键确认次数NTK时，按键检测单元输出的按键操作信号为高电平，按键检测单元输出的第三控制信号为高电平；当滤波采样值CF大于按键阈值CTK，且滤波采样值CF大于按键阈值CTK的次数未达到按键确认次数NTK时，按键检测单元输出的按键操作信号为低电平，按键检测单元输出的第三控制信号为高电平；当滤波采样值CF小于按键阈值CTK时，按键检测单元输出的按键操作信号为低电平，按键检测单元输出的第三控制信号为低电平。在本实施例中，当滤波采样值CF大于按键阈值CTK，第六比较器输出高电平触发第一计数器计数，且第一计数器输出的计数值大于按键确认次数NTK，即滤波采样值CF大于按键阈值CTK的次数达到按键确认次数NTK时，第七比较器输出的按键操作信号为高电平，按键检测单元判定相应的电容式触摸按键处于触摸状态；当滤波采样值CF小于按键阈值CTK，第六比较器输出低电平，第一计数器不计数，或，滤波采样值CF大于按键阈值CTK，第六比较器输出高电平触发第一计数器计数，但是滤波采样值CF大于按键阈值CTK的次数未达到按键确认次数NTK时，第七比较器输出的按键操作信号为低电平，按键检测单元判定相应的电容式触摸按键处于未被触摸状态。

在本实施例中，当按键单元输出的按键操作信号为高电平时，按键操作单元执行相应电容式触摸按键的操作；当按键单元输出的按键操作信号为低电平时，按键操作单元不会执行相应电容式触摸按键的操作；当第六比较器输出高电平，即第三控制信号为高电平时，第三开关断开；当第六比较器输出低电平，即第三控制信号为低电平时，第三开关闭合。

在其它实施例中，当滤波采样值CF大于按键阈值CTK，第六比较器输出低电平触发第一计数器计数，且第一计数器输出的计数值大于按键确认次数NTK，即滤波采样值CF大于按键阈值CTK的次数达到按键确认次数NTK时，第七比较器输出的按键操作信号为低电平，按键检测单元判定相应的电容式触摸按键处于触摸状态；当滤波采样值CF小于按键阈值CTK，第六比较器输出高电平，第一计数器不计数，或，滤波采样值CF大于按键阈值CTK，第六比较器输出低电平触发第一计数器计数，但是滤波采样值CF大于按键阈值CTK的次数未达到按键确认次数NTK时，第七比较器输出的按键操作信号为高电平，按键检测单元判定相应的电容式触摸按键处于未被触摸状态。

在其它实施例中，当按键单元输出的按键操作信号为低电平时，按键操作单元执行相应电容式触摸按键的操作；当按键单元输出的按键操作信号为高电平时，按键操作单元不会执行相应电容式触摸按键的操作；当第六比较器输出高电平，即第三控制信号为高电平时，第三开关断开；当第六比较器输出低电平，即第三控制信号为低电平时，第三开关闭合。

在本实施例中，当第三开关闭合时，基线值检测单元接收数字滤波单元输出的滤波采样值CF；当第三开关断开时，基线值检测单元停止接收数字滤波单元输出的滤波采样值CF。

在本实施例中，按键阈值CTK＝CB+b*CB；b＝0.001-0.1，且b＜a2；按键确认次数CTK为多次触摸电容式触摸按键后确定的经验值；统计多次触摸电容式触摸按键时，滤波采样值CF大于按键阈值CTK的次数的最低值作为按键确认次数CTK；按键确认次数NTK的数值范围为1至8。

如图1所示，基线值边界生成单元接收基线值更新单元输出的基线值 CB，输出基线值边界CBB给基线值检测单元；基线值检测单元接收基线值边界生成单元输出的基线值边界CBB以及第三开关输出的滤波采样值CF，将滤波采样值CF与基线值边界CBB进行比较，并根据比较结果输出第一基线值更新信号给基线值更新判决单元。

如图10所示，基线值边界生成单元包括第四加法器以及第六乘法器；第六乘法器的两个输入端分别接收基线值CB以及系数c，第六乘法器的输出端与第四加法器的一个输入端连接，输出c*CB给第四加法器；第四加法器的另一个输入端接收基线值CB，输出端输出CB+c*CB，即输出基线值边界CBB。

如图11所示，基线值检测单元包括第八比较器、第九比较器、第十比较器、第二计数器以及第一基线值更新判定单元；第八比较器的两个输入端分别接收第三开关输出的滤波采样值CF以及基线值边界生成单元输出的基线值边界CBB，第八比较器将滤波采样值CF与基线值边界CBB进行比较，并根据比较结果输出第二触发信号给第二计数器，触发第二计数器计数；第十比较器的两个输入端分别接收基线值确认次数NB以及第二计数器输出的计数值，输出端与第一基线值更新判定单元的一个输入端连接；第十比较器将第二计数器输出的计数值与基线值确认次数NB进行比较，并根据比较结果输出高电平或低电平给第一基线值更新判定单元；第九比较器的两个输入端分别接收第三开关输出的滤波采样值CF以及基线值边界生成单元输出的基线值边界CBB，输出端与第一基线值更新判定单元的另一个输入端连接；第九比较器将滤波采样值CF与基线值边界CBB进行比较，并根据比较结果输出高电平或低电平给第一基线值更新判定单元；第一基线值更新判定单元的输出端输出第一基线值更新信号。

在本实施例中，第一基线值更新判定单元为第二或门；当滤波采样值 CF大于基线值边界CBB时，第九比较器输出低电平，第八比较器输出高电平触发第二计数器计数；当第二计数器输出的计数值大于基线值确认次数NB，即滤波采样值CF大于基线值边界CBB的次数达到基线值确认次数NB时，第十比较器输出高电平，第二或门输出的第一基线值更新信号为高电平，当第二计数器输出的计数值小于基线值确认次数NB，即滤波采样值CF大于基线值边界CBB的次数未达到基线值确认次数NB时，第十比较器输出低电平，第二或门输出的第一基线值更新信号为低电平；当滤波采样值CF小于等于基线值边界CBB时，第九比较器输出高电平，第八比较器输出低电平，不触发第二计数器进行计数，第十比较器输出低电平，第二或门输出的第一基线值更新信号为高电平。在本实施例中，基线值边界CBB＝CB+c*CB；c＝0.001-0.1，且c＜b；基线值确认次数NB的数值范围为1至32。

如图1所述，定时单元接收定时采样单元输出的定时控制信号，输出第二基线值更新信号给基线值更新判决单元。如图12所示，定时单元包括定时器、第三计数器、定时判决条件生成单元以及第十一比较器；定时器的输出端与第三计数器的输入端连接，第三计数器对定时器进行计数，并输出计数值给第十一比较器的一个输入端；定时判决条件接收采样单元输出定时控制信号，输出定时判决条件给第十一比较器的另一个输入端；定时控制信号用于控制定时判决条件的数值；第十一比较器输出第二基线值更新信号。

在本实施例中，当第三计数器输出的计数值小于定时判决条件输出的定时判决条件，即基线值更新单元还未到定时更新的时间时，第十一比较器输出的第二基线值更新信号为低电平；当第三计数器输出的计数值等于定时判决条件输出的定时判决条件，即定时单元达到定时时间时，第十一比较器输出的第二基线值更新信号为高电平。

在本实施例中，基线值更新判决单元为第一与门；当基线值检测单元输出的第一基准更新信号与定时单元输出的第二基准更新信号均为高电平时，第一与门输出高电平；当第一基准更新信号或第二基准更新信号为低电平时，第一与门输出低电平；当第一与门输出高电平时，第一与门输出的第四控制信号为高电平，第四开关闭合，基线值更新单元接收数字滤波单元输出的滤波采样值CF进行基线值更新，输出的基线值变为滤波采样值 CF；当第一与门输出低电平时，第一与门输出的第四控制信号为低电平，第四开关断开，基线值更新单元不进行基线值更新，输出的基线值不变。

在本实施例中，基线值更新单元更新基线值需要满足下述条件：(1) 噪声检测单元检测到平均采样值CAVE不是噪声；(2)基线值检测单元检测到的滤波采样值CF达到更新条件，即滤波采样值CF小于等于基线值边界CBB，或，滤波采样值CF大于基线值确认次数NB达到基线值确认次数NB，且滤波采样值CF小于按键阈值CTK；(3)定时单元达到定时时间；降低噪声对基线值检测的影响；对小于等于基线值边界CBB的滤波采样值CF，无须多次确认，直接更新基线值，提高了基线值更新的速度；对大于基线值边界CBB的滤波采样值CF，进行多次确认后才能更新基线值，避免环境短暂突变对电容式触摸按键电容值的影响，导致基线值错误更新。

在本实施例中，基线值更新单元第一次输出的基线值为电容式触摸按键未被环境干扰，且未被触摸时的电容值，该电容值由定时采样单元扫描得到。

如图1所示，采样控制单元接收第五开关输出的滤波采样值CF以及基线值更新单元输出的基线值CB，输出采样控制信号给定时采样单元。如图 13所示，采样控制单元包括第十二比较器；第十二比较器的两个输入端分别接收滤波采样值CF以及基线值CB，第十二比较器将滤波采样值CF以及基线值CB进行比较，并根据比较结果输出采样控制信号。

在本实施例中，当滤波采样值CF大于等于基线值CB时，第十二比较器输出的采样控制信号为低电平，定时采样单元维持原先的采样速率，定时采样单元输出的定时控制信号控制定时单元输出的定时判决条件的数值不变，即基线值更新单元的更新速度不变；当滤波采样值CF小于基线值CB时，第十二比较器输出的采样控制信号为高电平，定时采样单元提高采样速率，定时采样单元输出的定时控制信号控制定时单元减小定时判决条件的数值，即缩短了定时单元的定时时间，加快了基线值更新单元的更新速度。

如图14所示，连续多次触摸电容式触摸按键会导致电容式触摸按键的数值连续上升后下降；当定时采样单元的采样速率较低时，定时采样单元输出的采样值均为较大的值，进而导致数字滤波单元输出的滤波采样值CF大于基线值边界CBB的次数达到基线值确认次数NB，基线值更新单元更新基线值会导致基线值异常升高。

在本实施例中，采样控制单元检测到滤波采样值CF小于基线值CB时，控制定时采样单元加快采样速率(如图15所示)，定时采样单元输出的采样值会变小，进而数字滤波单元输出的滤波采样值CF也会变小，防止由于采样速率低导致的基线值异常升高；另一方面，定时采样单元加快采样速率的同时，控制定时单元降低定时判决条件的数值，即控制定时单元缩短定时时间，加快基线值升高后下降的速度，进一步降低连续多次触摸电容式触摸按键对基线值检测的影响。

如图16所示，一种电容式触摸按键抗干扰检测方法包括以下步骤：

(1)开始；

(2)各模块初始化；

(3)设置噪声阈值、按键阈值以及基线值边界；

(4)定时采样单元扫描触摸按键，得到触摸按键的电容值；

(5)定时采样单元输出多个采样值给采样值稳定判定单元；

(6)采样值稳定判定单元判定多个采样值中的最大采样值与最小采样值的差值是否大于预设差值，若是，进入步骤(7)，若否，进入步骤(8)；

(7)平均滤波单元不接收定时采样单元输出的多个采样值，返回步骤 (4)；

(8)平均滤波单元接收定时采样单元输出的多个采样值；

(9)平均滤波单元输出平均采样值给数字滤波单元、噪声检测单元；

(10)噪声检测单元检测平均采样值是否大于噪声阈值，若是，进入步骤(11)，若否，进入步骤(12)和步骤(26)；

(11)按键检测单元以及采样控制单元不接收数字滤波单元输出的滤波采样值，返回步骤(4)；

(12)按键检测单元接收数字滤波单元输出的滤波采样值；

(13)按键检测单元检测滤波采样值是否大于按键阈值，若是，进入步骤(14)和步骤(17)，若否，进入步骤(16)和步骤(18)；

(14)按键检测单元检测滤波采样值大于按键阈值的次数是否达到按键确认次数，若是，进入步骤(15)，若否，进入步骤(16)；

(15)按键操作单元执行按键操作，返回步骤(4)；

(16)按键操作单元不执行按键操作，返回步骤(4)；

(17)基线值检测单元不接收数字滤波单元输出的滤波采样值，进入步骤(25)；

(18)基线值检测单元接收数字滤波单元输出的滤波采样值；

(19)基线值检测单元检测滤波采样值是否大于基线值边界，若是，进入步骤(20)，若否，进入步骤(21)；

(20)基线值检测单元检测滤波采样值大于基线值边界的次数是否达到基线值确认次数，若是，进入步骤(21)，若否，进入步骤(24)；

(21)定时单元是否达到定时时间，若是，进入步骤(22)，若否，进入步骤(24)；

(22)基线值更新单元接收数字滤波单元输出的滤波采样值；

(23)基线值更新单元更新基线值，返回步骤(4)；

(24)基线值更新单元不接收数字滤波单元输出的滤波采样值；

(25)基线值更新单元不更新基准值，返回步骤(4)；

(26)采样控制单元检测滤波采样值是否小于基线值，若是，进入步骤(27)和步骤(28)，若否，返回步骤(4)；

(27)定时采样单元提高采样速率，返回步骤(4)；

(28)定时单元缩短定时时间，进入步骤(21)。

在本实施例中，步骤(3)包括以下步骤；

(31)基线值更新单元输出基线值给噪声阈值生成单元、按键阈值生成单元、基线值边界生成单元以及采样控制单元；

(32)噪声阈值生成单元输出噪声阈值给噪声检测单元，按键阈值生成单元输出按键阈值给按键检测单元，基线值边界生成单元输出基线值边界给基线值检测单元。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于：第一基线值更新判决单元为第二与门；基线值更新判定单元为第一或门；当数字滤波单元输出的滤波采样值大于基线值边界，且第二计数器输出的计数值达到基线值确认次数时，第十比较器输出低电平；当数字滤波单元输出的滤波采样值小于等于基线值边界时，第九比较器输出低电平；第二与门输出低电平时，第四开关闭合；当基线值检测单元检测到所述第三开关输出的滤波采样值小于等于基线值边界或滤波采样值大于基线值边界的次数超过基线值确认次数时，基线值检测单元输出低电平；当定时单元判定达到定时时间时，定时单元输出低电平；第一或门输出低电平时，所述第四开关闭合。

实施例三

本实施例与实施例一的区别在于：噪声阈值生成单元包括第二减法器、第二加法器、第三乘法器以及第四乘法器；第三乘法器的两个输入端分别接收基线值CB以及系数a1，输出端与第二减法器的一个输入端连接，输出 a1*CB给第二减法器；第四乘法器的两个输入端分别接收基线值CB以及系数 a2，输出端与第二加法器的一个输入端连接，输出a2*CB给第二加法器；第二减法器的另一个输入端以及第二加法器的另一个输入端均接收基线值CB；第二减法器的输出端输出CB-a1*CB，即输出噪声下阈值CND；第二加法器的输出端输出CNU＝CB+a2*CB，即输出噪声上阈值CNU。

在本实施例中，a1＝0.001-0.1，a2＝0.001-0.1。

以上所述仅是本实用新型的优选实施例，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。