[实用新型]一种电容感应触控按键

说明书

技术领域

本发明涉及触摸按键制造技术领域，尤其涉及一种电容感应触控按键。

背景技术

电容式触控技术在各种电子设备中的应用已较为成熟，例如在手机，PAD，DVD，TV，洗衣机等领域的设计方案中已经有了广泛使用，采用电容式触控技术的电容式触摸按键逐渐替代了机械式按键。与传统的机械式按键相比，电容式触摸按键不仅美观而且耐用、寿命长，机构简单易于安装，成本较低，相对于传统意义上的机械式按键，电容式触摸按键只要轻轻触碰，就可以实现对按键的开关控制、量化调节甚至方向控制。相对地，机械式按键就具有安装和操作不够方便，长时间使用后容易进灰尘，不够卫生，成本较高，以及使用寿命短等问题。由于上述原因，尤其是电容式触摸按键的耐用性，电容式触控技术逐渐成为触摸控制的首选技术。电容式触控技术在消费市场已经获得广泛的认可，正逐渐出现在更多的消费设备市场。

电容式触摸按键的结构与电阻式的相似，但是其采用电容量为判断标准。电容式触摸按键包括一个IC(集成电路)控制的电路，该电路包括一个放置在操作面板后的简单阻性环形电极组件。按键的操作面板可以是一整块普通材质的绝缘体，如有机玻璃，或者其他一般材料。所述的操作面板不需要挖孔，人手接近界面并和下面的电极片形成电容，靠侦测电容量的变化来感应控制电路。一般不受温度、静电、水、灰尘等外界因素的影响，单靠人手感应作为电容量的变量。整个界面没有按键的存在，便于清洁，使产品的外观更加高档美观，由于按键没有接触点，使用寿命也非常长久，因为没有机械结构的寿命问题，只是按电子器件的寿命来决定按键的寿命，几乎可保持永久性。

电容式触摸按键现有的常用方案，已常用的专用电容按键IC方案和PWM(脉冲宽度调制)方案两种为例阐述。

专用电容按键IC方案。优点是可以扩展多个电容按键，软件设计相对简单，一般通过专用接口，如IIC与MCU相连。缺点是，需要有专用接口，增加芯片，成本提高，特别是当按键数量较少时，更为明显。

PWM方案。方案如图1所示，此方案一般为两个GPIO(GeneralPurposeInputOutput，简称为GPIO，或总线扩展器。当微控制器或芯片组没有足够的I/O端口，或当系统需要采用远端串行通信或控制时，GPIO产品能够提供额外的控制和监视功能)。一个GPIO输出PWM波形，负责提供改变电压值；另一个GPIO是输入信号，负责检测电压的变化。如图1所示，GPIO1输出为高电平，电容C’充电，电容电压上升，当GPIO2检测到高电平后，MCU(微控制单元)控制GPIO1变为低电平，电容C’又放电，电容电压下降，当GPIO2检测到低电平后，GPIO1又输出高电平。GPIO1变化的频率和电容C’的电容值有关。检测到GPIO1上频率的变化，就是检测到按键的变化，从而检测到人手的按下。其波形如下图2。此方案优点是无需外加芯片，成本降低。缺点是检测时间较长，至少需要两个GPIO，并且有一个需要有PWM功能，对MCU’要求较高。

例如公开号为CN104215812A的专利申请文件中，“公开了一种MCU芯片电压检测电路，MCU具有第一I/O端口、第二I/O端口、定时器、连接电源电压的电压输入端和接地端；第一I/O端口为输出端口，该第一I/O端口的输出电压由MCU控制；第二I/O端口为输入端口”。采用的便是PWM方案。

上述设计方案的关键就是检测电容量的变化，而电容量的变化在实际的系统中体现在充放电时间的变化。当充放电时间变化越明显，那么MCU检测变化越准确，误检率越小。

综合上述，现有设计方案对处理器接口方式要求较高，占用硬件资源较多，或者需要有专用接口，或者至少有带PWM功能的IO口，控制复杂，低功耗控制复杂，功耗较高。

原有的计划方案相对复杂，如专用电容按键IC方案需使用专有IC，或者如PWM方案需使用若干GPIO管脚并且需要有PWM功能，不利于控制成本。故，原有设计方案中，对处理器接口方式要求较高，占用硬件资源较多，控制复杂，功耗较高，成本也较高。

发明内容

本发明的发明目的是解决上述现有电容感应触控电路的局限性，提供一种占用硬件资源少，抗干扰能力强，控制方便，功耗较低且成本较低的电容感应触控电路。

本发明一种电容感应触控按键，包括设置有计时器的微控制单元，所述的微控制单元包括一个GPIO端口，还包括一个电容和一个上拉电阻；所述的上拉电阻的一端与所述的GPIO端口相连，另一端连接高电平；所述的电容的一端与所述的GPIO端口相连，另一端接地；所述的上拉电阻、电容和GPIO端口相连接的公共点连接电容按键。