無論是移動電話(huà)和(hé)PDA等便攜式消費電子産品，還是汽車、廚房電器、醫(yī)療設備以及工(gōng)業和(hé)商業感測應用(yòng)，基于直觀式電容性觸摸技術的解決方案都是這(zhè)些(xiē)領域的首選人機界面。穩健可靠的電容性觸摸解決方案正在取代傳統的電阻性滑塊、機械按鍵和(hé)旋轉控制裝置。

基于電荷轉移的電容性觸摸捕獲技術

基于“電荷轉移”的電容性觸摸捕獲可采用(yòng)下(xià)列兩種方法來(lái)實現(xiàn)。

第一種方案是将一個電容未知(zhī)的感測電極充電至已知(zhī)電勢。該電極通常是PCB闆上(shàng)的一塊銅區(qū)域。最終電荷會(huì)被轉移到(dào)一個測量電路。在完成一個或多個“充電與轉移”周期後對(duì)電荷進行測量，可以确定感測闆的電容。把手指放(fàng)在觸摸表面會(huì)産生外(wài)部電容，因而影響接觸點的電荷流。這(zhè)就是一個觸摸操作(zuò)。

第二種方案采用(yòng)了(le)一對(duì)感測電極：一個是發射電極，由邏輯脈沖電荷以間歇模式來(lái)驅動；另一個是接收電極，經由覆蓋闆電介質與發射極耦合。當手指觸摸覆蓋闆時(shí)，場耦合減小(xiǎo)，觸摸因此被檢測到(dào)。這(zhè)種驅動、接收和(hé)處理(lǐ)邏輯被内置在微控制器(MCU)中，故隻需極少的外(wài)部組件。

兩種方案都有其獨特的優勢，分别适合特定的應用(yòng)。

觸摸功能(néng)

       來(lái)自(zì)基于“電荷轉移”的電容性觸摸捕獲方案的觸摸功能(néng)可以分爲觸摸屏、觸摸按鍵、滑塊和(hé)滑輪。

       觸摸屏功能(néng)支持無限次數的觸摸，極大(dà)地改善了(le)用(yòng)戶體驗，并改變了(le)用(yòng)戶與電子産品的交互方式。内置的手勢以及能(néng)夠忽略無意識操作(zuò)使得用(yòng)戶界面既直觀又可靠。觸摸屏能(néng)夠識别手寫筆(bǐ)、指甲和(hé)手套的觸摸，爲手持設備提供了(le)簡便的文(wén)本輸入方式。

       觸摸按鍵、滑塊和(hé)滑輪一般适用(yòng)于單個用(yòng)戶觸摸，并采用(yòng)算(suàn)法來(lái)确定觸摸狀态和(hé)位置，它與信号強度無關，這(zhè)一特性使得觸摸檢測精确可靠。觸摸按鍵、滑塊和(hé)滑 輪 功能(néng)可以兩種方式集成在産品設計(jì)中：固定功能(néng)器件方案；MCU觸摸軟件庫(Touch library)方案。

       開(kāi)發人員按不同産品設計(jì)的具體要求來(lái)選擇所需的觸摸功能(néng)和(hé)解決方案。

       觸摸按鍵、滑塊和(hé)滑輪的典型使用(yòng)環境見表1。

       典型的電容性觸摸傳感器通過各個通道(dào)連接至MCU。圖3所示爲使用(yòng)一個通道(dào)的接近按鍵傳感器、使用(yòng)一個通道(dào)的觸摸按鍵傳感器和(hé)使用(yòng)一組三個通道(dào)的滑塊/滑輪傳感器。MCU端口引腳可用(yòng)作(zuò)觸摸傳感器通道(dào)引腳。

固定功能(néng)器件方案

       目前市場上(shàng)提供的解決方案之一是固定功能(néng)觸摸器件，所謂“固定功能(néng)”是指一組隻用(yòng)于處理(lǐ)觸摸傳感器的器件。因此，固定功能(néng)器件就是一種專用(yòng)的觸摸微控制器解決方案。固定功能(néng)觸摸器件可提供單通道(dào)或多通道(dào)支持，其觸摸傳感器排列通常是按照用(yòng)作(zuò)按鍵、滑塊、滑輪還是這(zhè)些(xiē)功能(néng)的固定組合而預先配置好(hǎo)的。

       固定功能(néng)器件一般會(huì)利用(yòng)串行接口來(lái)向主微控制器更新觸摸狀态信息，該接口通常是一個I2C兼容接口。或是采用(yòng)SPI、USART和(hé)位觸發(bit banging)等其它接口技術。固定功能(néng)器件的觸摸狀态報(bào)告往往包括接近按鍵或觸摸按鍵的開(kāi)關(ON/OFF)狀态，滑塊的線性觸摸定位值，以及滑輪的觸摸角度定位值。

       此外(wài)，固定功能(néng)觸摸器件還具有一項額外(wài)的功能(néng)，即器件引腳上(shàng)可輸出頻閃和(hé)脈沖來(lái)顯示某種結果，而無需采用(yòng)串行接口。這(zhè)意味着按鍵的開(kāi)關狀态或滑塊、滑輪的位置信息并非固定功能(néng)觸摸器件唯一的輸出信息。而對(duì)這(zhè)些(xiē)數據進行二級處理(lǐ)而獲得的二級數據輸出，可以滿足應用(yòng)的需求。例如，在電器的功率控制中，觸摸按鍵狀态信息可以轉換爲一個經過編程的自(zì)動關斷延時(shí)，以觸發脈沖的形式輸出到(dào)器件的某個引腳上(shàng)，最後關斷電器。

        固定功能(néng)器件的特性如下(xià)：是可用(yòng)的電容性觸摸解決方案；固定功能(néng)微控制器可帶有在出廠(chǎng)已編程的固件；相比微控制器觸摸軟件庫方案，把固定功能(néng)方案集成到(dào)産品設計(jì)中所需的工(gōng)作(zuò)量比較小(xiǎo)；輸出接口和(hé)傳感器排列方面的用(yòng)戶可配置性有限；因爲是由主微控制器完成主要的應用(yòng)任務，而加入固定功能(néng)觸摸器件旨在增加電容性觸摸支持，所以這(zhè)種方案需要在設計(jì)中加入額外(wài)的微控制器。