无论是移动电话和PDA等便【biàn】携【xié】式消费电子产品，还是汽车、厨房电器、医【yī】疗设备【bèi】以及工业和商【shāng】业【yè】感测应用，基于【yú】直观式电容性触摸技术的解【jiě】决方案都是【shì】这些领域的首选人【rén】机界面。稳【wěn】健可靠的电【diàn】容性【xìng】触【chù】摸解决方案正在取代传统【tǒng】的电阻性滑【huá】块、机械按键和旋【xuán】转【zhuǎn】控制装置。

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。

第一种方案是将一【yī】个电容【róng】未知的【de】感测电极充电至【zhì】已知电势。该电极通【tōng】常是PCB板上【shàng】的【de】一块铜区【qū】域【yù】。最终电荷会被转移到【dào】一个测量【liàng】电【diàn】路。在完【wán】成【chéng】一【yī】个或【huò】多【duō】个“充电与转移”周期后对电【diàn】荷进行测【cè】量，可以【yǐ】确定感测板的【de】电容。把手指放在触摸表面会产生外部电容，因而影响接触点的电荷流。这就是一个触【chù】摸操【cāo】作。

第二种方案采用【yòng】了一对【duì】感测电极：一【yī】个是【shì】发射电极，由逻辑【jí】脉冲电【diàn】荷【hé】以间【jiān】歇模式来【lái】驱动【dòng】；另一个是接收电极，经由覆盖板电介质与发射极耦【ǒu】合。当【dāng】手指触摸覆盖板时，场耦合减小，触【chù】摸因此被【bèi】检测到。这种【zhǒng】驱动、接【jiē】收【shōu】和处理【lǐ】逻【luó】辑被内置在【zài】微控制器(MCU)中，故只需极【jí】少的【de】外部组件。

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【jī】于【yú】“电荷转移”的电容【róng】性触摸捕获方案的触摸功【gōng】能可【kě】以分【fèn】为触摸屏、触摸按键【jiàn】、滑【huá】块和滑轮。

       触摸屏【píng】功【gōng】能支持无限次数的触摸，极大地【dì】改善了用户体【tǐ】验【yàn】，并改变了【le】用户【hù】与电子【zǐ】产品的交互方式。内置的手【shǒu】势以及能够忽略【luè】无意识操作【zuò】使得用户界面既【jì】直观又可靠【kào】。触摸屏能够识【shí】别手写笔【bǐ】、指【zhǐ】甲和手套的【de】触摸，为手持设备提供了简便的【de】文本输入【rù】方式【shì】。

       触摸按键、滑块【kuài】和滑【huá】轮【lún】一般适用于单个用户触摸，并采【cǎi】用【yòng】算【suàn】法来确定触摸【mō】状态和位置【zhì】，它与信号强度无关，这一特性使得触【chù】摸检测【cè】精确可靠。触摸按【àn】键、滑【huá】块和滑 轮 功能可以两【liǎng】种【zhǒng】方式集成在产品设计中【zhōng】：固定功【gōng】能器件方【fāng】案；MCU触摸软【ruǎn】件库(Touch library)方【fāng】案。

       开发人员按不同产品设计的【de】具体【tǐ】要求来选【xuǎn】择所需的触摸功能和解决【jué】方【fāng】案。

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

       典型的电【diàn】容性触摸传感器【qì】通过【guò】各个通道连接至【zhì】MCU。图3所【suǒ】示为使用一个通【tōng】道的接近按键传感器、使用【yòng】一个通道的触【chù】摸【mō】按【àn】键传感器和使用一组三个通【tōng】道【dào】的滑块/滑轮传【chuán】感器。MCU端口引脚可【kě】用【yòng】作触摸传感器通道引脚。

固定功能器件方案

       目前市场上提【tí】供【gòng】的解决方案【àn】之【zhī】一是【shì】固【gù】定功能触摸【mō】器件【jiàn】，所谓“固定功能”是指一【yī】组只用于处理触【chù】摸【mō】传感器的器件。因此，固定功能器件就【jiù】是一种【zhǒng】专用的触摸【mō】微控制器解决方案。固定【dìng】功能触【chù】摸器【qì】件可提供单通道【dào】或【huò】多通道支持，其触摸【mō】传感【gǎn】器排列通常是按【àn】照用【yòng】作按键、滑【huá】块、滑轮还是这些功能的固定组合而预先【xiān】配【pèi】置好的。

       固定功能器件一【yī】般会利用串行接口来向主微控制器更新触摸状态信【xìn】息，该接【jiē】口通常是一个I2C兼【jiān】容接口。或是采【cǎi】用SPI、USART和位触【chù】发(bit banging)等【děng】其【qí】它接【jiē】口技【jì】术。固定功能器件的【de】触摸状态报告往往包【bāo】括接近按键【jiàn】或触摸按键的开【kāi】关(ON/OFF)状态，滑块的线性触【chù】摸定位值【zhí】，以及滑轮【lún】的触摸角度定【dìng】位【wèi】值。

       此外，固定【dìng】功【gōng】能触摸【mō】器件还具有一项额外的功能，即【jí】器件引脚上可输出频闪和脉【mò】冲来显示某种【zhǒng】结【jié】果，而无需采用串行接口。这【zhè】意味着按【àn】键的开【kāi】关状态【tài】或【huò】滑块、滑轮的位置信息并非固定功能触摸器件唯一【yī】的输出【chū】信【xìn】息。而对这些【xiē】数据进行二级处理而获得的二【èr】级数据输出【chū】，可【kě】以满足应用的需求。例如，在电器的功率【lǜ】控制中，触【chù】摸【mō】按键【jiàn】状态信息可以转换【huàn】为一个经过编程【chéng】的自【zì】动关【guān】断延时，以【yǐ】触发脉冲【chōng】的形【xíng】式【shì】输出到器件的某【mǒu】个引脚上【shàng】，最【zuì】后关【guān】断电器。

        固定功能器件【jiàn】的【de】特【tè】性如【rú】下【xià】：是可【kě】用【yòng】的电容性【xìng】触摸解决方【fāng】案；固定功能微控制器可带有在出厂已编程的固件【jiàn】；相比微控制器触摸软件库方案，把固定功能方【fāng】案集【jí】成到产【chǎn】品【pǐn】设计中所需的工【gōng】作量【liàng】比较小；输出接口和传感器排列方【fāng】面的用户可配置性有【yǒu】限；因为是由【yóu】主微【wēi】控【kòng】制器完成主要的应用任务，而加入固定功【gōng】能触摸器件旨【zhǐ】在增加电容性触【chù】摸支持，所以这【zhè】种方【fāng】案需要在设计【jì】中【zhōng】加入额外的微【wēi】控【kòng】制器【qì】。