用于触摸面板感应和指示的系统和方法
【专利摘要】本发明的一个实施例涉及一种系统，所述系统包括具有多个感应盘单元的触摸面板和控制器，所述感应盘的每个具有触摸感应元件和触摸指示器元件，所述控制器具有多个输入/输出(I/O)引脚，其中专用I/O引脚用于多个感应盘单元的每个的。控制器经配置以使每个专用I/O引脚经配置以在采样时间段期间采样相应感应盘单元的触摸感应元件并在触摸指示时间段期间将触摸指示器反馈信号提供给相应感应盘单元的触摸指示器元件。
【专利说明】用于触摸面板感应和指示的系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明通常涉及电子技术，更具体地，涉及用于触摸面板感应和指示的系统和方法。
【背景技术】
[0002]触摸感应系统检测和响应一个或更多表面上的接触点。触摸感应系统可以以触摸面板的形式包含在电子设备内，触摸面板允许用户选择对象或字符并以对象或字符已经被选择的指示(例如，背光灯)的形式接收反馈。例如，在单个按钮电容感应触摸面板中，相应发光二极管(LED)触摸指示器可以与给定电容感应元件位于单个感应盘单元上以提供视觉反馈指示，从而响应于给定电容感应元件的触摸。通常地，每个电容感应元件稱合到控制器的专用输入/输出(I/O)端，用于感应，并且单个感应盘单元的每个LED触摸指示器由控制器的专用I/O引脚驱动，用于提供触摸指示。
[0003]例如，带有20个电容感应元件和20个LED触摸指示器的触摸屏面板需要40个I/O端口。因此，电容感应元件的数量和LED触摸指示器的数量的增加造成更大的封装尺寸以适应I/O盘的数量。此外，I/O盘的尺寸固定并且只能位于芯片的边缘处。因此，芯片的尺寸必须随着I/O盘的数量的增加而增加。而且，由于两条导线需要被连接到每个单个的感应盘单元，因此，当I/O数量增加时，电路板布局的复杂性也增加。
【发明内容】
[0004]根据本发明的一方面，提供的一种系统包括具有多个感应盘单元的触摸面板，每个感应盘单元具有触摸感应元件和触摸指示器元件。系统还包括具有多个输入/输出(I/O)引脚的控制器，其中专用I/o引脚用于多个感应盘单元的每个。控制器经配置以使每个专用I/o引脚经配置以在采样时间段期间采样相应感应盘单元的触摸感应元件并在触摸指示时间段期间将触摸指示器反馈信号提供给相应感应盘单元的触摸指示器元件。
[0005]根据本发明的另一方面，提供一种包括触摸面板的系统。所述系统包括多个感应盘单元和控制器，每个感应盘单元具有电容感应元件和LED触摸指示器，控制器具有多个I/O引脚，其中专用I/O引脚用于多个感应盘单元的每个。控制器经配置以使每个专用I/O引脚经配置以在采样时间段期间采样相应感应盘单元的电容感应元件并在触摸指示时间段期间驱动相应感应盘单元的LED触摸指示器，其中控制器被配置为如果控制器测量第一电容值指示用户正在触摸相应感应盘单元，则打开相应LED触摸指示器，并且控制器被配置为如果控制器测量第二电容值指示用户没有正在触摸相应感应盘单元，则关闭相应LED触摸指示器。
[0006]根据本发明的一方面，提供用于触摸面板感应和指示的方法。所述方法包括将控制器的专用I/o引脚耦合到多个感应盘单元的每一个，其中，每个感应盘单元具有触摸感应元件和触摸指示器元件，以及配置控制器以使每个专用I/o引脚经配置以在采样时间段期间采样相应感应盘单元的触摸感应元件并在触摸指示时间段期间将触摸指示器反馈信号提供给相应感应盘元件的触摸指示器。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1示出根据本发明的一方面的用于触摸面板感应和指示的带有触摸面板的示例性系统。
[0008]图2示出根据本发明的一方面的一种示例性波形，在其中，所采样的触摸感应元件已指示用户正在给定感应盘单元的位置处触摸触摸面板。
[0009]图3示出根据本发明的一方面的一种示例性波形，其中，所采样的触摸感应元件已指示用户在给定感应盘单元的位置处没有正在触摸触摸面板。
[0010]图4示出根据本发明的一方面的用于触摸面板感应和指示的带有触摸面板的另一个示例性系统。
[0011]图5示出根据本发明的一方面的多个感应盘单元时间周期的实例，每个感应盘单元时间周期具有采样时间段和触摸指示时间段。
[0012]图6示出根据本发明的一方面的用于触摸面板感应和指示的示例性方法。
【具体实施方式】
[0013]图1示出根据本发明的一方面的用于触摸面板感应和指示的带有触摸面板6的系统2(例如，计算机、平板、电话、照相机等)的实例。系统2包括控制器4，其被配置或编程为针对触摸面板6的多个感应盘单元8 (标记为感应盘单元#1_N，其中N是大于I的整数)的每个，采样给定触摸面板感应元件以及将触摸指示器反馈信号提供给给定感应盘单元的触摸指示器元件。触摸面板感应元件能够是，例如，电阻式的、电容式的或采用表面波技术。触摸指示器元件能够是提供用户触摸反馈(例如，经由光、振动、声音或其他形式的用户触摸反馈)的类型。应该认识到感应盘单元8的数量能够基于触摸面板6的具体设计标准和
山/又ο
[0014]控制器包括多个输入/输出(I/O)引脚，标记为IAVI/Om，其中M是大于I的整数。给定的单个I/o引脚耦合到并专用于给定感应盘单元以在采样时间段上采样给定感应盘单元的触摸感应元件作为输入并基于所采样的触摸感应元件在触摸指示时间段上将触摸指示器反馈信号作为输出提供给给定感应盘单元的触摸指示器元件。采样时间段和触摸指示时间段定义感应盘单元周期时间。控制器通过针对多个感应盘单元的每个采样并提供触摸指示器反馈信号而多路传输。
[0015]图2示出一种示例性波形10，在其中，所采样的触摸感应元件已指示用户正在给定感应盘单元的位置处触摸触摸面板。如波形10所示，每个采样时间段12跟随着相应触摸反馈指示时间段14。在波形10中，输出引脚被设置在使得相应触摸指示器将触摸反馈提供给用户的高状态。图3示出一种示例性波形20，在其中，所采样的触摸感应元件已指示用户在给定的感应盘单元的位置处没有正在触摸触摸面板。如波形20所示，每个触摸感应元件采样时间段22跟随着相应触摸反馈指示时间段24。在波形20中，输出引脚在使得相应触摸指示器没不将反馈提供给用户的低状态。
[0016]图4示出根据本发明的一方面的用于触摸面板感应和指示的带有触摸面板32的另一个示例性系统30 (例如，计算机、平板、电话、照相机等)。系统30包括控制器34，其被配置或编程以针对触摸面板32的多个感应盘单元(图4中被标记为感应盘单元A-D)的每个，采样给定电容感应元件并驱动给定感应盘单元中关联的LED触摸指示器。应该认识到，本实例显示4个感应盘单元(A-D)是为了阐述目的，并且基于触摸面板的尺寸和密度，系统能够具有更大数量的感应盘单元(例如，20-200)。单个输入/输出(I/O)引脚(I/0A_D)耦合到给定感应盘单元以在采样时间段上采样给定感应盘单元的电容感应元件的电容值并在触摸指示时间段上基于关联的电容感应元件的所采样的电容值驱动给定感应盘单元的LED触摸指示器。采样时间段和触摸指示时间段定义感应盘单元周期时间。在本实例中，控制器在多个感应盘单元(单元A-D)上多路传输电容感应元件的采样并驱动LED触摸指示器。
[0017]例如，如图5所示，第一周期时间60包括I毫秒电容采样时间段和9毫秒触摸指示时间段，其中，I毫秒电容采样时间段用于采样电容感应元件A，其中I/O引脚I/0A被配置为输入引脚，所述9毫秒触摸指示时间段基于电容感应元件A的采样的电容值打开或关闭LED触摸指示器A，其中I/O引脚I/0A被配置为输出引脚。第二周期时间62在用于采样电容感应元件A的Ims电容采样时间段之后开始。第二周期时间62包括I毫秒电容采样时间段和9毫秒触摸指示时间段，所述I毫秒电容采样时间段用于采样电容感应元件B，其中I/O引脚I/0B被配置为输入引脚，所述9毫秒触摸指示时间段用于基于电容感应元件B的所采样的电容值打开或关闭LED触摸指示器B，其中I/O引脚I/0B被配置为输出引脚。第三周期时间64在用于采样电容感应元件B的Ims电容采样时间段之后开始，其具有相同的采样时间段和相同的触摸指示时间段用于电容感应元件C和LED触摸指示器C。第4周期时间66在用于米样电容感应兀件C的Ims之后开始,其具有相同的米样时间段和相同的触摸指示时间段用于电容感应元件D和LED触摸指示器D。电容采样和打开或关闭LED触摸指示器的整个操作不断重复并循环通过感应盘单元A-D。
[0018]再次参考图4所示的实例，控制器34经配置或编程以在电容采样时间段期间采样电容感应元件D。控制器设置I/0D引脚以耦合到控制器34内的比较器35的第一输入端，并设置I/0Y引脚以耦合到控制器34内的比较器35的第二输入端。Ι/0Υ引脚连接到梯形网络38，所述梯形网络将比较器36的基准电压固定在一电压处，所述电压确保相应LED触摸指示器(在本实例中是LED触摸指示器D)在电容采样时间段期间不照亮。梯形网络38包括耦合在电压源(VDD)和地之间的100Κ电阻器和和22Κ电阻器分压器。梯形网络38还包括耦合到电阻器分压器和控制器34的Ι/0Χ引脚的公共节点的100Κ电阻器。
[0019]控制器34的Ι/0Χ引脚内耦合到比较器36的输出端。每个感应盘单元包括一端耦合到Ι/0Χ引脚而第二端耦合到耦合接地的电容感应元件的100Κ电阻器。每个感应盘单元也包括耦合在100Κ电阻器与电容感应元件的公共节点和耦合到地的LED触摸指示器之间的470欧姆电阻器。比较器36、梯形网络38、100Κ电阻器和电容感应元件设置被配置为振荡器，以使本实例采用松弛振荡方法。引脚Ι/0Χ处的比较器36的输出端耦合到定时器50的输入端。定时器50基于振荡器的频率递增。由于电容感应元件的电容值响应于感应盘单元位置处用户的触摸而改变，因而频率改变。因此，在感应盘单元正在被触摸以及没有被触摸时，定时器50和控制器34能够确定对应于不同输出频率的不同计数。
[0020]电容采样时间段之后，控制器34进入LED驱动时间段并重新配置或编程I/0D引脚到输出引脚，并基于所确定的采样的电容值，通过在I/0D引脚上设置高逻辑而打开LED触摸指示器D或通过在I/0D引脚上设置低逻辑而关闭LED触摸指示器D。控制器34通过I/Oa引脚多路传输以在电容采样时间段上采样电容感应元件A并通过在I/0A引脚上分别设置高逻辑或低逻辑来打开或关闭LED触摸指示器A。控制器34还通过I/0B引脚多路传输以采样电容感应元件B以及打开或关闭LED触摸指示器B，并通过I/O。引脚多路传输以采样电容感应元件C以及打开或关闭LED触摸指示器C。控制器34不断重复多路传输、采样以及打开或关闭过程。
[0021]应该认识到系统30可具有多种其他组件，例如，通常在触摸面板系统中发现的中央处理单元(CPU)、1/0装置、通信装置、显示驱动器等。此外，图4中示出的控制器34仅是示例性控制器，所述控制器可以被采用以利用用于每个感应盘单元的单个专用I/O引脚采样电容感应元件并打开或关闭LED触摸指示器，并且多种其他类型的控制器和/或电路能够被用于实现本发明。此外，图4仅是测量触摸感应元件的一种可能的实例，并且可以采用多种其他结构和功能配置以实现本发明。
[0022]根据上文描述的前述结构和功能特征，参考图6将更好地理解某些方法。应该理解并认识到在其他实施例中，示出的动作可以以不同的顺序发生和/或与其他动作同时发生。此外，实现一种方法并非需要所有示出的特征。
[0023]图6示出根据本发明的一方面的用于触摸面板感应和指示的示例性方法70。方法70从72处开始，其中，对于多个感应盘单元的每个，控制器的专用输入/输出(I/O)引脚耦合到相应感应盘单元。每个感应盘单元包括电容感应元件和LED触摸指示器。在74处，控制器经配置以使每个专用I/O引脚经配置以在采样时间段期间采样相应感应盘单元的电容感应元件并在触摸指示时间段期间驱动相应感应盘单元的LED触摸指示器。在76处，控制器经配置以针对多个感应盘单元的每个，通过采样电容感应元件并经由专用I/O引脚驱动LED触摸指示器而不断地多路传输。在78处，控制器经配置以针对多个感应盘单元的每个，采用比较器比较基准电压和相应电容感应元件上的电压以确定用户正在触摸相应感应盘单元或没有正在触摸相应感应盘单元。然后该方法进行到80。
[0024]在80处，比较器和感应盘单元被配置为振荡器，其在用户正在触摸相应感应盘单元时，产生具有第一频率的波形，并在用户没有正在触摸相应感应盘单元时，产生具有第二频率的波形。在82处，控制器的定时器经配置以确定振荡器是正在产生具有第一频率的波形还是正在产生具有第二频率的波形。在84处，控制器经配置以基于所确定的波形的频率，打开或关闭相应LED触摸指示器。
[0025]上述内容是本发明的实例。当然，出于描述本发明的目的，不可能描述组件或方法的每个可行的组合，但是本领域普通技术人员将认识到本发明的许多进一步组合和排列是可能的。因此，本发明旨在涵盖落入所要求保护的本申请的范围内的所有这些改变、修改以及变化。
【权利要求】
1.一种系统，包括: 触摸面板，具有多个感应盘单元，每个感应盘单元具有触摸感应元件和触摸指示器元件；和 控制器，具有多个输入/输出引脚，即I/o引脚，其中专用I/O引脚用于所述多个感应盘单元中的每个，所述控制器经配置以使每个专用I/o引脚经配置以在采样时间段期间采样相应感应盘单元的触摸感应元件以及在触摸指示时间段期间将触摸指示器反馈信号提供给所述相应感应盘单元的触摸指示器元件。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述触摸感应元件是电容感应元件，并且所述触摸指示器元件是发光二极管，即LED。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述控制器被配置为如果所述控制器测量第一电容值指示用户正在触摸相应感应盘单元，则打开相应LED触摸指示器，并且所述控制器被配置为如果所述控制器测量第二电容值指示用户没有正在触摸所述相应感应盘单元，则关闭所述相应LED触摸指示器。
4.根据权利要求2所述的系统，其中所述控制器经配置以比较基准电压和相应电容感应元件上的电压从而确定用户是否正在触摸相应感应盘单元或没有正在触摸相应感应盘单元。
5.根据权利要求4所述的系统，所述基准电压经由梯形网络设置，以使所述相应感应盘单元的相应LED触摸指示器在所述采样时间段期间不打开。
6.根据权利要求4所述的系统，其中所述控制器经配置以采用比较器比较所述基准电压和所述相应电容感应元件上的电压，所述比较器和所述感应盘单元被配置为振荡器，所述振荡器在用户正在触摸相应感应盘单元时产生具有第一频率的波形，并且所述振荡器在用户没有正在触摸所述相应感应盘单元时产生具有第二频率的波形。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述比较器的输出被提供给定时器，所述定时器被使用以确定所述振荡器是正在产生具有所述第一频率的波形还是正在产生具有所述第二频率的波形，以便所述控制器能够基于所确定的所述波形的频率确定打开或关闭相应LED触摸指示器。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述触摸感应元件是电容感应元件、电阻感应元件和表面波元件中的其中一个，并且所述触摸指示器元件是发光二极管即LED、振动产生元件或声音产生元件中的其中一个。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器经配置为针对所述多个感应盘单元中的每个，通过采样触摸感应元件以及将触摸指示器反馈信号提供给触摸指示器元件而不断地多路传输。
10.具有触摸面板的系统，所述系统包括: 多个感应盘单元，每个感应盘单元具有电容感应元件和发光二极管触摸指示器，即LED触摸指示器； 控制器，具有多个输入/输出即I/O引脚，其中专用I/O引脚用于所述多个感应盘单元的每个，所述控制器经配置以使每个专用I/O引脚经配置以在采样时间段期间采样相应感应盘单元的电容感应元件并在触摸指示时间段期间驱动所述相应感应盘单元的LED触摸指示器，其中所述控制器被配置为如果所述控制器测量第一电容值指示用户正在触摸相应感应盘单元，则打开相应LED触摸指示器，并且所述控制器被配置为如果所述控制器测量第二电容值指示用户没有正在触摸所述相应感应盘单元，则关闭所述相应LED触摸指示器。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述控制器经配置以针对所述多个感应盘单元中的每个，通过采样电容感应元件以及驱动LED触摸指示器而不断地多路传输。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述控制器经配置以采用比较器比较基准电压和相应电容感应元件上的电压，从而确定用户是正在触摸相应感应盘单元还是没有正在触摸相应感应盘单元，所述基准电压被设置以使所述相应感应盘单元的相应LED触摸指示器在所述采样时间段期间不打开。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述控制器经配置以采用比较器比较所述基准电压和所述相应电容感应元件上的电压，所述比较器和所述感应盘单元被配置为振荡器，所述振荡器在用户正在触摸相应感应盘单元时产生具有第一频率的波形，并且所述振荡器在用户没有正在触摸所述相应感应盘单元时产生具有第二频率的波形。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述比较器的输出被提供给定时器，所述定时器被采用以确定所述振荡器是正在产生具有所述第一频率的波形还是正在产生具有所述第二频率的波形，从而所述控制器能够基于所确定的所述波形的频率，确定打开或关闭相应LED触摸指示器。
15.根据权利要求14所述的系统，其中所述采样时间段和驱动时间段形成感应盘单元周期时间，其针对所述多个感应盘单元中的每个被重复，并且对于每个感应盘单元周期时间，所述采样时间段基本上小于所述驱动时间段。
16.一种用于触摸面板感应和指示的方法，所述方法包括: 针对多个感应盘单元的每一个，将控制器的专用输入/输出引脚即I/O引脚耦合到相应感应盘单元，每个感应盘单元具有触摸感应元件和触摸指示器元件；以及 配置所述控制器以使每个专用I/o引脚经配置以在采样时间段期间采样相应感应盘单元的触摸感应元件，并在触摸指示时间段期间将触摸指示器反馈信号提供给所述相应感应盘单元的触摸指示器元件。
17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括配置所述控制器以针对所述多个感应盘单元中的每个，通过采样触摸感应元件以及通过专用I/O引脚将触摸指示器反馈信号提供给触摸指示器元件而不断地多路传输。
18.根据权利要求16所述的方法，进一步包括配置所述控制器以针对所述多个感应盘单元中的每个，采用比较器比较基准电压和相应触摸感应元件上的电压，从而确定用户是正在触摸相应感应盘单元还是没有正在触摸相应感应盘单元。
19.根据权利要求18所述的方法，进一步包括配置所述控制器以采用比较器比较所述基准电压和所述相应触摸感应元件上的电压，所述比较器和所述感应盘单元被配置为振荡器，所述振荡器在用户正在触摸相应感应盘单元时产生具有第一频率的波形，并且所述振荡器在用户没有正在触摸所述相应感应盘单元时产生具有第二频率的波形。
20.根据权利要求19所述的方法，进一步包括配置所述控制器的定时器以确定所述振荡器是正在产生具有所述第一频率的波形还是正在产生具有所述第二频率的波形，以及配置所述控制器以基于所确定的所述波形的频率，打开或关闭相应触摸指示器元件。
【文档编号】G06F3/041GK103988152SQ201180075402
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2011年12月9日 优先权日:2011年12月9日
【发明者】W·C·V·禅, J·R·达尔维 申请人:德克萨斯仪器股份有限公司