专利名称：基于mcu的电容感应式触摸按键及触摸按键电容的测量方法
技术领域：
本发明涉及一种基于MCU的电容感应式触摸按键及触摸按键电容的测量方 法，主要用于电子产品控制，属触摸按键制造领域。
背景技术：
目前传统的机械按键具有易磨损、安装复杂、受温度、湿度、灰尘等环境因 素影响变化较大等缺点；而压电薄磨式触摸按键不仅造价高昂，而且容易损坏， 并且受温度和湿度影响，其输出信号的值误差大，易造成误动或不动。
发明内容
设计目的为了避免背景技术中存在的不足之处，设计一种采用PCB印刷电 路作为感应电容且灵敏和准确性高的基于MCU的电容感应式触摸按键及触摸按键 电容的测量方法。
设计方案:为了实现上述设计目的。本发明采用MCU检测触摸按键电容的RC 充放电时间的变化来判断触摸按键电容的变化，从而判断触摸按键是否被按下。 当手指按在触摸按键上时，触摸按键的电容值变大，使得RC充放电时间变长，MCU 检测到这种变化，从而感知按键。主要由以下几部分构成①MCU: MCU是单片机， 是系统的核心部分，完成对各个触摸按键电容的检测和按键是否被按下的判断； ②触摸按键设计在PCB板上的按键触摸区域，触摸按键形状可以是方形、圆形、 条形或其他各种形状。
技术方案l:基于MCU的电容感应式触摸按键，其特征在是触摸按键分布在PCB印刷电路上且分别与MCU的I/O 口端及电阻R的一端连接，R的另一端 接地。
技术方案2:基于MCU的电容感应式触摸按键，1 n个触摸按键分布在PCB 印刷电路上且采用导线分别与MCU在的1 n个I/0 口连接，两个触摸按键间设 有电阻R连接。
技术方案3:基于MCU的电容感应式触摸按键及触摸按键电容的测量方法， MCU的1 n个I/O 口对分布在PCB印刷电路上触摸按键电容充电或放电，当没 有手指按下时，PCB触摸按键有一个基本电容，MCU记录对基本电容充电或放 电至一定电压的充放电时间，当手指按在PCB触摸按键上时，MCU检测到充放 电时间变化到达一定阈值时，MCU判断有按键按下，并计算按键值。
本发明与背景技术相比， 一是采用电容触摸感应技术设计触摸按键，成本低， 无需特殊传感器；二是功耗较低；三是感应式轻触即可实现其信号的输出；四是 实现方式的可以多样性，并且可以实现精度定位；可替代各种机械按键、开关和 接近探测器，并且隔着玻璃(或塑料)的按键，即能感应到你手指的动作、执行相 应的动作；六是结构简单，耐磨损的好；七是由于不使用传统的按键，该触摸感应 按键可采用整体无缝面板，其防尘效果极佳，提高了产品的可靠性。
图1是一种基于MCU的电容感应式触摸按键实施方案的电路示意图。
图2是一种基于MCU的电容感应式触摸按键的工作系统模拟示意图。
具体实施例方式
实施例1:参照附图1。基于MCU的电容感应式触摸按键，触摸按键分布在 PCB印刷电路上且分别与MCU的I/O 口端及电阻R的一端连接。触摸按键、MCU 的I/O 口端及电阻均为1 n个且如附图1所示一一对应。
实施例2:参照附图2。 1 n个触摸按键分布在PCB印刷电路上且釆用导线 分别与MCU在的1 n个I/0 口连接，两个触摸按键间采用电阻R连接。1 n个I/0口依次为高电平、低电平，高电平、低电平……且成对匹配。
实施例3:在实施例1和2的基础上，基于MCU的电容感应式触摸按键及触 摸按键电容的测量方法，MCU的1 n个I/O 口对分布在PCB印刷电路上触摸按 键电容充电或放电，当没有手指按下时，PCB触摸按键有一个基本电容，MCU 记录对基本电容充电或放电至一定电压的充放电时间，当手指按在PCB触摸按键 上时，MCU检测到充放电时间变化到达一定阈值时，MCU判断有按键按下，并 计算按键值。
电容充电的计算公式为
Uc=E*(l-eXp( — +))
(1)
电容放电的计算公式为
Uc:E承exp(-^)
(2)
设V0为电容上的初始电压值；
VI为电容最终可充到或放到的电压值; Vt为t时刻电容上的电压值； 则电容上的电压值为
vt=vo+ (vi-vo) *[i-exp(__L)]
充电时间
、Vl-Vt
由公式(4)可以看出，将某一电容充电至一定电压的时间与电容和电阻的值有 关，当电阻值一定时，充电时间与电容大小成正比。参照附图l— 一通过MCU
5的1/0 口可以对外部的PCB触摸按键电容充电。当没有手指按下时，PCB触摸按 键有一个基本电容，MCU可以记录对基本电容充电至一定电压的充电时间；由 于人体相当于一个接地的电容，当手指按在PCB触摸按键上时，人体的电容会和 PCB触摸按键的电容发生耦合，使得PCB触摸按键的电容变大，导致对其充电 到达设定电压的时间也变长。同理，也可以通过MCU的I/0 口对触摸按键电容 进行放电，MCU可以记录对触摸按键放电至一定电压的放电时间来进行对触摸 按键电容的测量。MCU检测到充放电时间变化到达一定阈值时，判断有按键按 下，并计算按键值。
需要理解到的是上述实施例虽然对本发明作了比较详细的描述，但是这 些描述，只是对本发明的发明思路进行文字描述，而不是对本发明进行限制， 任何不超出本发明的设计思想的组合、省略或修改，均落入本发明的保护范围 内。
权利要求
1、一种基于MCU的电容感应式触摸按键，其特征是触摸按键分布在PCB印刷电路上且分别与MCU的I/O口端及电阻R的一端连接，R的另一端接地。
2、 根据权利要求1所述的基于MCU的电容感应式触摸按键，其特征是触摸按键、 MCU的I/O 口端及电阻R均为l n个。
3、 一种基于MCU的电容感应式触摸按键，其特征是l n个触摸按键分布在PCB 印刷电路上且采用导线分别与MCU在的1 n个I/0 口连接，两个触摸按键间设 有电阻R连接。
4、 根据权利要求3所述的基于MCU的电容感应式触摸按键，其特征是1 n个 1/0口依次为高电平、低电平，高电平、低电平……且成对匹配。
5、 一种基于MCU的电容感应式触摸按键及触摸按键电容的测量方法，其特征是 MCU的1 n个I/0 口对分布在PCB印刷电路上触摸按键电容充电或放电，当没 有手指按下时，PCB触摸按键有一个基本电容，MCU记录对基本电容充电或放 电至一定电压的充放电时间，当手指按在PCB触摸按键上时，MCU检测到充放 电时间变化到达一定阈值时，MCU判断有按键按下，并计算按键值。
6、根据权利要求1所述的基于MCU的电容感应式触摸按键及触摸按键电容的测量 方法，其特征是触摸按键电容的测量是利用MCU测量电容的充放电时间，包括 充电时间、放电时间、充放电平均时间的时间测量方法。
全文摘要
本发明涉及一种基于MCU的电容感应式触摸按键及触摸按键电容的测量方法，触摸按键分布在PCB印刷电路上且分别与MCU的I/O口端及电阻R的一端连接，R的另一端接地。优点一是采用电容触摸感应技术设计触摸按键，成本低，无需特殊传感器；二是功耗较低；三是感应式轻触即可实现其信号的输出；四是实现方式的可以多样性，并且可以实现精度定位；五是可替代各种机械按键、开关和接近探测器；六是结构简单，耐磨损的好；七是由于不使用传统的按键，该触摸感应按键可采用整体无缝面板，其防尘效果极佳，提高了产品的可靠性。
文档编号H03K17/96GK101499793SQ20081000668
公开日2009年8月5日 申请日期2008年1月31日 优先权日2008年1月31日
发明者佳 何, 冲 张, 张其华, 源 梁, 王鲁克, 祝继华, 灵 贾, 赵振东 申请人:杭州利尔达科技有限公司