[发明专利]电容式触摸按键的判键系统

说明书

本发明公开了电容式触摸按键的判键系统，涉及电容式触摸按键技术领域，包括开关电路、比较单元、信号处理单元；其特征在于：所述比较单元检测参考基准电容Cref是否完成充电或者放电；所述信号处理单元根据比较单元输出的充电完成/放电完成信号控制相应的逻辑开关组工作，对参考基准电容Cref放电/充电；使用本发明公开的判键系统，在应用分时复用IO的功能时，通过对参考基准电容Cref放电的控制控制，节省了参考基准电容Cref每次放电完成的等待时间，同时也提高了在固定的时间内触摸按键的寄生电容的充放电次数计数值，提高触摸按键扫描时间的有效利用率，从而最终提高触摸按键的触摸灵敏度，采用该方式实际放电的有效时间的利用率提高20％～50％。

〖技术领域〗

本发明涉及触摸按键技术领域，特别是涉及电容式触摸按键的判键系统。

〖背景技术〗

电容式触摸按键一般分为两种，其中一种是基于振荡器型的结构；另一种是基于电荷式的充放电结构。基于电荷式的充放电结构如图1所示，其基本原理是，图1中Cx为触摸按键的寄生电容，通过控制第一逻辑控制开关SW1关闭、第二逻辑控制开关SW2打开，对触摸按键的寄生电容Cx进行充电，充电充到电源电压VDD后，再控制第一逻辑控制开关SW1打开、第二逻辑控制开关SW2关闭，然后触摸按键寄生电容Cx的电荷和参考基准电容Cref进行电荷转移，直到触摸按键寄生电容Cx和参考基准电容Cref上的电压一致。按照这样的方式，依次对触摸按键寄生电容Cx充电，电荷转移，再充电，再转移，直到参考基准电容Cref上的电压达到比较器输出的参考电压Vref，这样就完成了参考基准电容Cref一个充电周期的充电；再控制第三逻辑控制开关SW3关闭，对参考基准电容Cref的电荷进行放电操作。在参考基准电容Cref的一个充电周期内，用高频时钟来计给参考基准电容Cref充电的次数即第一逻辑控制开关SW1和第二逻辑控制开关SW2交替打开关闭的次数，当手触摸后触摸按键的寄生电容Cx会变大，给参考基准电容Cref充电的一个充电周期内其充电的次数变少，通过记录参考电容Cref充电的次数来区别触摸按键上是否有触摸。

通过上面描述，由于只是记录了给参考基准电容Cref充电的次数，并没有记录参考基准电容Cref充电的时间，而且由于触摸按键的寄生电容Cx越大和手指触摸电容越大，对参考基准电容Cref的容值要求更大，同时对参考基准电容Cref放电的时间会更长。假设触摸按键10pF，为了达到千分之一的电容检测精度，需要参考基准电容Cref是10nF以上，对于一个10nF电容放电，由于是在芯片内部设计，放电电阻不能太小，太小会导致比较大的电流，放电电阻大会导致放电时间也会很长。

现有技术中没有判断参考基准电容Cref何时放电完成并且控制第三逻辑控制开关SW3关闭的时间为固定的，为了确保参考基准电容Cref放电完成，该时间的设置会远高于参考基准电容Cref放电完成的实际时间，也就是在参考基准电容Cref放电完成后，会有一定的等待时间，才会进行下一次的参考基准电容Cref的充电，目的就是为了确保参考基准电容Cref完全放电完成。

一般的应用中触摸按键情况下，触摸按键都是有若干个，这也就是会有触摸按键和其他功能口复用IO口的时候。比较常见的一种复用情况是分时，也就是某一个时间段，这个IO口应用作推矩形方波，也许是推一些LED灯之类；但下一个时间段，这个IO口也需要做为触摸按键进行按键检测。由于针对某些IO口是分时复用的应用，分给触摸按键的时间是有限的，所以如何合理利用有限时间内完成更多次的充电或者放电的计数统计，成为了这种结构下的触摸按键设计的关键。

对于电荷式的充放电结构种放电时间利用率的优化，比较直接的方案是缩短参考基准电容Cref的放电时间，但这样的可能会导致参考基准电容Cref没有完全放完电，或者放电完成后没有达到稳定状态，而使得参考基准电容Cref的下一个充电周期中，其充电至参考电压Vref的次数不准确，从而造成判断上的误差，判键精度很难保证。

〖发明内容〗

本发明提供的电容式触摸按键的判键系统，能够有效的优化了参考基准电容Cref的放电时间，提高了时间的利用率。