无论是移动电话和PDA等便携式消【xiāo】费电子产【chǎn】品，还是汽【qì】车、厨房电器、医疗设备以及【jí】工业和商业感【gǎn】测应用【yòng】，基于直【zhí】观式电容性触摸技术的解决方案都是这【zhè】些领域的首选人机界【jiè】面。稳【wěn】健【jiàn】可靠的电容性【xìng】触摸解决方案正在【zài】取代传统的电阻性滑块、机【jī】械按【àn】键和旋转【zhuǎn】控【kòng】制装置。

基于电荷转移的电容性触摸捕获技术

基于“电荷转移”的电容性触摸捕获可采用下列两种方法来实现。

第一【yī】种方【fāng】案是【shì】将一【yī】个电容【róng】未知的感测电极充电至已【yǐ】知电势。该电极【jí】通常是PCB板上的【de】一块铜区域。最终电【diàn】荷会被转移到【dào】一个【gè】测量电路。在完【wán】成【chéng】一个或多个“充【chōng】电与转移”周期【qī】后对电荷进行【háng】测量，可以确定感【gǎn】测板的电容。把手指放在【zài】触摸表面会产【chǎn】生【shēng】外部【bù】电容，因而影响接触点的电荷流。这【zhè】就【jiù】是一个触摸【mō】操作。

第二种【zhǒng】方案采用了【le】一对【duì】感测电极：一【yī】个是【shì】发射电极【jí】，由逻辑【jí】脉冲电荷以间歇模式来驱动【dòng】；另一个【gè】是接收【shōu】电极，经由覆盖板电介质与发射极耦合。当手指触【chù】摸覆盖板时，场耦【ǒu】合【hé】减小【xiǎo】，触摸因此被检【jiǎn】测【cè】到。这种驱【qū】动、接收和处理逻【luó】辑被内置在微控【kòng】制器(MCU)中，故【gù】只需极【jí】少的外部组【zǔ】件。

两种方案都有其独特的优势，分别适合特定的应用。

触摸功能

       来自基于“电荷转移【yí】”的电容【róng】性触摸捕获【huò】方案【àn】的触摸功【gōng】能可以【yǐ】分为触摸屏、触【chù】摸按键、滑块和滑轮【lún】。

       触【chù】摸【mō】屏【píng】功能支持无限次数【shù】的触摸【mō】，极【jí】大地改【gǎi】善了用【yòng】户体验，并改【gǎi】变了用户与【yǔ】电子产【chǎn】品【pǐn】的交互方【fāng】式。内置【zhì】的手势【shì】以及【jí】能够【gòu】忽略无意【yì】识操【cāo】作使得用户界面既直观又可靠。触摸屏能够识别手写笔、指甲和手套的触摸，为手持设备提供了【le】简便的文本输入方式。

       触摸按【àn】键、滑块和滑【huá】轮一般【bān】适用于【yú】单个用户触摸，并采用算【suàn】法【fǎ】来确【què】定触摸状态和位【wèi】置，它与信【xìn】号强度无关，这一特性【xìng】使得触摸检测精确可靠。触【chù】摸按键、滑【huá】块和滑 轮 功【gōng】能【néng】可以两【liǎng】种【zhǒng】方式集成在【zài】产品设计中：固定功能器件方案；MCU触摸软件库(Touch library)方【fāng】案。

       开【kāi】发人员按不同产品设【shè】计的具体要求【qiú】来选择所需的触摸【mō】功【gōng】能和解【jiě】决方案。

       触摸按【àn】键、滑块和滑轮的典型【xíng】使用环境见表【biǎo】1。

       典型的【de】电容性触摸传感器通过各【gè】个通道【dào】连接至MCU。图3所示为使用一【yī】个通道的接近按键传感器、使用【yòng】一【yī】个通道【dào】的触摸按键传感器和使【shǐ】用一组三个通道【dào】的滑块【kuài】/滑轮传【chuán】感器。MCU端口引【yǐn】脚可【kě】用作触【chù】摸传感器通道引脚。

固定功能器件方案

       目前【qián】市场上提供的解【jiě】决【jué】方案之一是固定功【gōng】能触摸器件，所谓“固定功能【néng】”是【shì】指一【yī】组只【zhī】用于处【chù】理触摸【mō】传【chuán】感器的器件。因此，固定【dìng】功能器件【jiàn】就是一种专用的触摸微控制器解决方【fāng】案。固定【dìng】功能触摸器件可提供【gòng】单通道或多通道【dào】支持，其【qí】触【chù】摸传感【gǎn】器排列【liè】通常是按照用【yòng】作【zuò】按键、滑块、滑轮还【hái】是这些功能的固定组合而预先配【pèi】置好的【de】。

       固定功能器件一般会利用串行【háng】接口【kǒu】来向主微控制器更新【xīn】触摸【mō】状态信【xìn】息【xī】，该接口通常【cháng】是一个I2C兼容接【jiē】口【kǒu】。或是【shì】采用SPI、USART和位触发(bit banging)等其它接【jiē】口技术。固定功能器件的【de】触摸【mō】状【zhuàng】态报告往往包括接近按键或触摸按【àn】键的开【kāi】关【guān】(ON/OFF)状态，滑块的线性触摸定位值【zhí】，以【yǐ】及滑轮的触【chù】摸【mō】角度定位值。

       此外，固定功能触【chù】摸器件【jiàn】还具【jù】有一项额外的功能，即【jí】器件引【yǐn】脚上可输出频闪和脉冲来显示某【mǒu】种【zhǒng】结【jié】果，而【ér】无【wú】需采用串行【háng】接口。这意味着按键的开关状态或滑【huá】块、滑【huá】轮的位【wèi】置信息并非固定功【gōng】能触摸器件唯一【yī】的输出信息。而对这【zhè】些数据进行二级处【chù】理而获得的【de】二级数据输出【chū】，可以【yǐ】满足应用的需求。例如，在电器的功率控制中，触【chù】摸按【àn】键【jiàn】状【zhuàng】态【tài】信【xìn】息可以【yǐ】转换为【wéi】一【yī】个经过编【biān】程【chéng】的自动关断延时，以【yǐ】触发脉冲的形式输出到器件的某个引脚上【shàng】，最后关断电器。

        固定功能器【qì】件的特【tè】性如下：是可用的电容性触摸解决方案；固定【dìng】功能【néng】微控制器可带有在出厂已编程的固【gù】件；相比微控制器【qì】触摸【mō】软件【jiàn】库方案，把【bǎ】固【gù】定【dìng】功能方案集成到产【chǎn】品设计中【zhōng】所【suǒ】需的工作量【liàng】比【bǐ】较小；输出接口和传【chuán】感【gǎn】器排列【liè】方面的用户可配置性有限【xiàn】；因为是【shì】由【yóu】主微【wēi】控制器完成主要【yào】的应【yīng】用任务，而加入固定功能触摸器件旨在增加电容【róng】性触摸支持，所以这【zhè】种方案需【xū】要在设计中加入【rù】额外的微【wēi】控制【zhì】器。